CN100427433C - 一种透明热释电陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的透明热释电陶瓷的表达式为(1+y)PbO·0.90ZrO2·0.025TiO2·0.025ZnO·0.025Nb2O5，其中，0≤y≤0.15。其制备是采用放电等离子烧结法，将PbO，ZrO2，TiO2，ZnO和Nb2O5按上述表达式的化学计量比称量，用研钵研磨混合后在800℃下大气气氛中预烧1～3小时合成粉末，将粉末装入石墨模具后，利用放电等离子烧结系统在800～1000℃下真空中烧结得到致密的陶瓷烧结体，烧结体在空气中800～1200℃下经过1～3小时热处理。本发明的透明热释电陶瓷具有良好热释电性能和良好透光率，可用于光电器件或新型的热光电器件，在电子工业领域有着极大的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及电子工业中的光热电器件、热释电探测器等元器件用的透明热释电陶瓷及其制备方法。
背景技术
热释电陶瓷被广泛应用于红外探测器，热成像系统和热电能量直接转换等器件中；而透明电子陶瓷则被广泛应用于光电器件中。近年来，新型光热电器件的开发使得透明热释电陶瓷受到越来越多的关注。但是目前已开发的此类材料较少，还难以满足实际应用需求。
发明内容
本发明的目的是为光热电器件的开发提供一种新的具有良好热释电性能和良好透光率的透明热释电陶瓷及其制备方法。
本发明的透明热释电陶瓷，它的表达式为
(1+y)PbO·0.90ZrO2·0.025TiO2·0.025ZnO·0.025Nb2O5，其中，0≤y≤0.15。
本发明的透明热释电陶瓷的制备方法，是采用放电等离子烧结法，步骤如下：
首先，将纯度为99％以上的PbO，ZrO2，TiO2，ZnO和Nb2O5按上述表达式的化学计量比称量，用研钵研磨混合后在800℃下大气气氛中预烧1～3小时合成粉末，将粉末装入石墨模具后，利用放电等离子烧结系统在800～1000℃下真空中烧结得到致密的陶瓷烧结体，烧结体在空气中800～1200℃下经过1～3小时热处理得到透明热释电陶瓷。
本发明的有益效果在于：
本发明的透明热释电陶瓷具有良好热释电性能以及在可见光区域具有高透过率。采用放电等离子烧结方法制备，工艺简单。本发明的透明热释电陶瓷，可用于光电器件或新型的热光电器件，在电子工业领域有着极大的应用价值。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
发明的透明热释电陶瓷它的表达式为
(1+y)PbO·0.90ZrO2·0.025TiO2·0.025ZnO·0.025Nb2O5，其中，0≤y≤0.15。
实施例：
制备方法：首先，将纯度为99％以上的PbO，ZrO2，TiO2，ZnO和Nb2O5按上述表达式的化学计量比称量，用研钵研磨混合后在800℃下大气气氛中预烧1小时合成粉末。将粉末装入圆柱形石墨模具后，利用放电等离子烧结系统在900℃下真空中烧结得到致密的陶瓷烧结体，烧结体在空气中900℃下经过1小时热处理，得到圆柱形透明热释电陶瓷。
试验表明，在800℃以下或1000℃以上进行放电等离子烧结均不能得到致密的陶瓷，而在800℃以下或1200℃以上进行热处理将导致材料透光率的下降。将实施例制得的圆柱形陶瓷样品研磨至厚度为0.3mm并进行两面抛光后用分光光度计测量其在波长为400nm～1000nm范围内的透光率。将圆柱形样品两端涂上银电极后，在120℃的油浴中在3×106V/m的电场强度下极化20分钟，放置24小时后用静态法测试其在-20℃～80℃温度范围的热释电系数。
表1示出了构成本发明的各成分含量以及在波长700nm处的透光率和在25℃下的热释电系数与x的关系，制备方法如同上述实施例。
| y | 0.0 | 0.05 | 0.1 | 0.12 | 0.15 |
| 透光率(％) | 21 | 28 | 29 | 23 | 5.5 |
| 热释电系数(nCcm<sup>-2</sup>K<sup>-1</sup>) | 210 | 190 | 200 | 150 | 110 |
由表1可知，当y，即过量PbO的添加量增加时，陶瓷试样的透光率增大，在y＝0.1附近达到极大值后，透光率随着y的增大而降低；当y大于0.12时其透光率迅速降低。在y＝0～0.15的范围内，在室温附近其热释电系数均达到100nCcm-2K-1以上，满足实际应用要求。
在本实施例的所有成分中，x＝0.1的成分具有最佳性能：在700nm波长处透光率为29％，在25℃时热释电系数为200nCcm-2K-1。
表1所示各成分含量，如采用传统烧结方法烧结，则所制得的陶瓷在可见光区域的透光率几乎为0。
Claims (2)
1.一种透明热释电陶瓷，其特征是它的表达式为(1+y)PbO·0.90ZrO2·0.025TiO2·0.025ZnO·0.025Nb2O5.其中，0＜y≤0.15。
2.权利要求1所述的透明热释电陶瓷的制备方法，其特征是步骤如下：
首先，将纯度为99％以上的PbO，ZrO2，TiO2，ZnO和Nb2O5按上述表达式的化学计量比称量，用研钵研磨混合后在800℃下大气气氛中预烧1～3小时合成粉末，将粉末装入石墨模具后，利用放电等离子烧结系统在800～1000℃下真空中烧结得到致密的陶瓷烧结体，烧结体在空气中800～1200℃下经过1～3小时热处理得到透明热释电陶瓷。
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