[发明专利]一种锆钛锡铌酸铅厚膜陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电介质材料技术领域，公开一种锆钛锡铌酸铅厚膜陶瓷及其制备方法和应用。该厚膜陶瓷的分子式为Pb_xNb_y(Zr_nSn_mTi_v)_zO₃，其中，x＝＝0.9～0.99，y＝0～0.02，n＝0.1～1.5，m＝0～1.5，v＝0～0.15，z＝0.9～1；按照化学计量比将PbO、ZrO₂、SnO₂、TiO₂、Nb₂O₅球磨混合后在60～80℃烘干，将过筛的陶瓷粉末在950～1000℃预烧后，进行二次球磨，将混合粉体在60～80℃烘干，将所得陶瓷粉体加入分散剂、粘结剂和混合溶液，制得陶瓷浆料；将该陶瓷浆料流延成型得到厚膜生坯后在400～600℃排胶，在1250～1300℃烧结制得。该厚膜具有尺寸小且能与集成电路兼容性好的优势。

技术领域

本发明属电介质材料技术领域，具体地，涉及一种锆钛锡铌酸铅厚膜陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

传统的制冷方式是基于蒸汽压缩技术来实现的，多以氟利昂作为制冷剂的气液制冷方式，一旦氟利昂进入到大气中，臭氧层会被破坏，不但带来环境问题还威胁人类健康。制冷问题又涉及到工业生产和人民生活很多方面，其重要性不言而喻。目前，基于极性材料的电卡效应是实现固态制冷一种新的方法，其原理在于，极性电介质材料中因外电场的改变导致极化状态发生改变，从而产生的绝热温变或等温熵变。

相对传统制冷方式，电卡效应在固态制冷技术方面具有能量转换效率比较高，在成本方面比较低，再者应用尺寸小，工作可靠性比较高，更重要的没有环境污染等优点，因此在小尺寸固态制冷器件领域具有发展前景。如今的电卡材料主要分为五种：陶瓷块体、薄膜、聚合物、陶瓷与聚合物基复合材料以及多层陶瓷厚膜。对于陶瓷块体材料，由于其缺陷较多，击穿电场较低，严重限制了材料的电卡性能。陶瓷薄膜材料厚度变薄，缺陷大大减少，击穿特性有明显改善，电卡性能有所提高。但是由于薄膜总体积小，吸热容量少，而且需要衬底，无法满足制冷的需求。聚合物其击穿特性好，电卡性能高，但是它所需的外加电压太高，应用于实际制冷的难度大，而且特别危险。厚膜陶瓷具有尺寸小且能与集成电路兼容性好、相对高的击穿电场等优势，利用厚膜材料的电卡效应实现集成电路等微电子器件制冷具有重大意义。因此，如何优化厚膜的电卡效应以实现高效率制冷便成为需要迫切解决的科学问题。在陶瓷电介质材料中，反铁电材料是一类特殊的电介质材料。在反铁电材料(AFEs)中，在晶体结构中具有相同强度的相邻偶极子最初是沿相反的方向平行排列的，从而导致整体自发极化为零。然而，这些最初的反平行排列的偶极子可以通过电场诱导发生反铁电相(AFE)到铁电相(FE)转变，电偶极子被迫沿着外电场方向平行排列，从而达到大极化的FE状态。然后，一旦去除外部电场，诱导的FE相可以回复到初始的AFE相，从而产生P-E双电滞回线。反铁电材料在储能方面有突出的优势，其电卡制冷也受到了研究者越来越多的关注。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足之处，本发明首要目的在于提供一种锆钛锡铌酸铅厚膜陶瓷。

本发明的另一目的在于提供上述锆钛锡铌酸铅厚膜陶瓷的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述锆钛锡铌酸铅厚膜陶瓷的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：