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专利号: 2021103248600
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水泥;混凝土;人造石;陶瓷;耐火材料〔4〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有储能和光伏效应的铌酸钠基无铅铁电陶瓷材料,其特征在于:该陶瓷材料的通式为(1‑x)NaNbO3‑xLa(Ni0.5Mn0.5)O3,式中x代表La(Mn0.5Ni0.5)O3占总物质量的摩尔比,x的取值为0.05~0.2;该陶瓷材料为钙钛矿结构,有效储能密度和储能效率分别为0.14~3

1.77 J/cm 、15%~77.5%,介电击穿强度为180~200 kV/cm、陶瓷居里温度为430~240℃,2

带隙值调控在2.90~2.14eV范围内,短路电流密度为0.55~60 nA/cm ,开路电压为0.68~

0.71eV;

所述陶瓷材料的制备方法由下述步骤组成:

(1)配料

按照(1‑x)NaNbO3‑xLa(Ni0.5Mn0.5)O3的化学计量,分别称取纯度均为99.99%的Na2CO3、Nb2O5、La2O3、NiO以及纯度99.95%的MnO2,将称取的所有原料混合均匀后装入尼龙罐中,以锆球为磨球、无水乙醇为球磨介质,充分混合球磨18~24小时,分离锆球,将原料混合物在80~100℃下干燥12~24小时,用研钵研磨,过80目筛;

(2)预烧

将步骤(1)过80目筛后的原料混合物置于氧化铝坩埚内,用玛瑙棒压实,加盖,850~

950℃预烧4~6小时,自然冷却至室温,用研钵研磨,得到预烧粉;

(3)二次球磨

将预烧粉装入尼龙罐中,以锆球为磨球、无水乙醇为球磨介质,充分混合球磨12~24小时,分离锆球,将预烧粉在80~100℃下干燥12~24小时,用研钵研磨,过180目筛;

(4)压片

将过180目筛后的预烧粉用粉末压片机压制成圆柱状坯件,然后在200~300 MPa的压力下进行冷等静压15~20分钟;

(5)无压密闭烧结

将圆柱状坯件放在氧化锆平板上,将氧化锆平板置于氧化铝密闭匣钵中,先以10℃/分钟升温至1000℃,再以2~5℃/分钟的升温速率升温至1300~1350℃,烧结5~8小时,随炉自然冷却至室温,得到铌酸钠基无铅铁电陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的具有储能和光伏效应的铌酸钠基无铅铁电陶瓷材料,其特征在于:x的取值为0.05,所述陶瓷材料为四方相钙钛矿结构,有效储能密度和储能效率分别3

为1.77 J/cm 和77%,介电击穿强度为200 kV/cm,居里温度为380℃,带隙值2.9 eV,短路电2

流密度为0.55 nA/cm,开路电压为0.68 eV。

3.根据权利要求1所述的具有储能和光伏效应的铌酸钠基无铅铁电陶瓷材料,其特征在于:x的取值为0.2,所述陶瓷材料为伪立方相钙钛矿结构,介电击穿强度为200 kV/cm,居2

里温度为240℃,带隙值2.14 eV,短路电流密度为60 nA/cm,开路电压为0.71 eV。

4.根据权利要求1所述的具有储能和光伏效应的铌酸钠基无铅铁电陶瓷材料,其特征在于:在步骤(5)中,将圆柱状坯件放在氧化锆平板上,将氧化锆平板置于氧化铝密闭匣钵中,先以10℃/分钟升温至1000℃,再以3℃/分钟的升温速率升温至1325℃,烧结6小时,随炉自然冷却至室温。