[发明专利]一种应用于压电能量收集具有高换能系数的四元系陶瓷材料及制备

权利要求书

1.一种应用于压电能量收集具有高换能系数的四元系压电陶瓷材料，其特征在于，采取将低相对介电常数的Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃弛豫体作为复合组元引入PZN-PZT三元系钙钛矿铁电基体中构建四元系压电陶瓷材料，其四元系压电陶瓷材料的化学组成为：(0.2-x) Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-x Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-0.8 Pb(Zr_1/2Ti_1/2)O₃ ，简记为(0.2-x)PZN-xPIN-0.8PZT，其中x的数值为大于0.000小于0.100。

2.按照权利要求1所述的一种应用于压电能量收集具有高换能系数的四元系压电陶瓷材料，其特征在于，x的数值为0.008-0.075。

3.按照权利要求1所述的一种应用于压电能量收集具有高换能系数的四元系压电陶瓷材料，其特征在于，x的数值为0.042。

4.制备权利要求1所述的压电陶瓷材料的方法，其特征在于，通过传统固相法制备得到，具体包括以下步骤：

（1）合成(0.2-x)PZN- xPIN-0.8PZT陶瓷粉料，按照相应化学摩尔计量比称取原料：ZnO、In₂O₃、Nb₂O₅、Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂，将称量好的原料放入球磨罐中，以无水乙醇为介质置于卧式球磨机中球磨24小时；球磨后所得浆料进行烘干，然后在空气气氛下850℃煅烧2小时后随炉冷却，再将煅烧后所得产物(0.2-x)PZN- xPIN-0.8PZT进行二次球磨，球磨后所得浆料进行烘干，得到相应陶瓷粉体；

（2）采用聚乙烯醇水溶液作为粘结剂进行造粒，压制成型，然后排除粘结剂，然后在950~1150℃烧结，保温2小时，得到(0.2-x)PZN- xPIN-0.8PZT陶瓷材料。

5.按照权利要求4的方法，其特征在于，步骤（2）采用质量浓度为2%~8%的聚乙烯醇水溶液，作为粘结剂进行造粒。

6.按照权利要求4的方法，其特征在于，步骤（2）成型压力为100MPa，于560℃排除粘结剂。

7.按照权利要求4的方法，其特征在于，粘结剂的用量为每10g陶瓷粉体对应1.2ml 粘结剂。

8.按照权利要求4的方法，其特征在于，步骤（2）烧结温度为1000℃。