50°C排胶，最后在1150°C烧结2小时即形成如上配方的无铅电致伸缩材料。
[0099]将上述所得样品中的0.93 (Bia5Naa5) T13-0.07BaTi03_0.004Eu无铅电致伸缩材料样品进行相结构测试，样品为单一的钙钛矿结构，不含Eu2O3杂相，表明Eu元素成功的进入 0.93 (Bi0.5Na0.5) T13-0.07BaTi03基质晶格内。
[0100]将上述所得样品中的0.93 (Bia5Naa5) T13-0.07BaTi03_0.004Eu无铅电致伸缩材料样品进行发光性能测试，得到结果如图5c所示的样品的发射光谱图。如图5c中显示该样品的发射主波长在450-550nm的蓝光波段，激发主峰在526nm，该荧光粉发射波峰波长550-720nm波段，为黄光和红光波段。
[0101]将上述所得样品中的0.93 (Bia5Naa5) T13-0.07BaTi03_0.004Eu无铅电致伸缩材料的样品圆片经细砂打磨成厚度为0.5mm薄片，在薄片的上下表面被覆Ag电极，进行电致伸缩性能测试，得到如图6c所示的样品在室温IHz测试条件下的S-P2曲线。从图6c中可以看出材料具有与铅基电致伸缩材料相媲美的无电滞后的电致伸缩性能，其电致伸缩系数Q33为0.019m VC2,同时Q33对温度和电场循环次数不敏感，循环10 6，Q33没有明显下降，在25-180°C保持稳定，因此，对温度依赖性小，抗疲劳性能好。
[0102]实施例7
[0103]制备化学通式为(1-x) (Bi0.5Na0.5) Ti03-xM-yR的BNT基无铅发光电致伸缩材料，其中，M = (Baa90Ca0.10) (Tia92Sna08) 03，R = Tb，x = 0.08，y = 0.002、0.004、0.006、0.008、0.0lOo
[0104]以Bi2O3' Na2CO3、T12、BaCO3、CaCO3、SnO2^P Tb 203(分析纯)为原料，按0.92 (Bi0 5Na0 5) T13-0.08 (Ba0 90Ca0 10) (Ti0 92Sn0 08) 03-y Tb (y = 0.002、0.004、0.006、
0.008,0.010)中B1、Na、T1、Ba、Ca、Sn和Tb的化学计量比(摩尔比)称取原料，使用无水乙醇为介质并使用ZrO2球在球磨罐中球磨22小时，其中，球磨转速:100转/min，加入的氧化锆球与球磨料的质量之比为2.0:1，加入的无水乙醇与球磨料的质量之比为3.0:1。然后，烘干，压制成块后放置在密闭的Al2O3坩祸中，在800 V预烧6h，然后将预烧后的粉体重新置于球磨罐中，使用无水乙醇为介质并使用ZrO2球球磨22小时，其中，球磨转速:100转/min，加入的氧化锆球与球磨料的质量之比为1.5:1，加入的无水乙醇与球磨料的质量之比为2.5:1。干燥后加10% PVA进行造粒，粉体与添加PVA的质量之比为7:1，然后10MPa经模压成型获得直径15mm、厚度0.8mm的圆片，在500°C排胶，最后在1120°C烧结4小时即形成如上配方的无铅铁电材料。将无铅铁电材料的圆片经细砂打磨成厚度为0.5mm薄片，在薄片的上下表面被覆Ag电极，测试其电致伸缩性能。
[0105]所制备的样品为单一的钙钛矿结构，不含Tb2O3杂相。样品具有优异的发光性能，同时材料具有与铅基电致伸缩材料相媲美的无电滞后的电致伸缩性能，该性能对温度和电场循环次数不敏感，循环106，Q33没有明显下降，在25?180°C保持稳定，因此，对温度依赖性小，抗疲劳性能好。
[0106]实施例8
[0107]制备化学通式为(1-x) (BiuNadTiC^-xM-yR的BNT基无铅发光电致伸缩材料，其中，M = BaT13, R = Ho，X = 0.07，y = 0.002,0.004,0.006,0.008,0.010。
[0108]以Bi2O3' Na2C03、T12' BaCO3和 Ho 203(分析纯)为原料，按 0.92 (Bi0.5Na0.5)T13-0.07BaTi03-yHo (y = 0.002,0.004,0.006,0.008,0.010)中 B1、Na、T1、Ba 和 Ho 的化学计量比(摩尔比)称取原料，使用无水乙醇为介质并使用ZrO2球在球磨罐中球磨23小时，其中，球磨转速:200转/min，加入的氧化锆球与球磨料的质量之比为1.0:1，加入的无水乙醇与球磨料的质量之比为1.0:1。然后，烘干，压制成块后放置在密闭的Al2O3坩祸中，在900°C预烧2h，然后将预烧后的粉体重新置于球磨罐中，使用无水乙醇为介质并使用ZrO2球球磨23小时，其中，球磨转速:200转/min，加入的氧化锆球与球磨料的质量之比为1.0:1，加入的无水乙醇与球磨料的质量之比为1.5:1。干燥后加9% PVA进行造粒，粉体与添加PVA的质量之比为6:1，然后90MPa经模压成型获得直径10mm、厚度Imm的圆片，在600°C排胶，最后在1180°C烧结2小时即形成如上配方的无铅铁电材料。将无铅铁电材料的圆片经细砂打磨成厚度为0.5mm薄片，在薄片的上下表面被覆Ag电极，测试其电致伸缩性能。
[0109]所制备的样品为单一的钙钛矿结构，不含Ho2O3杂相。样品具有优异的发光性能，同时材料具有与铅基电致伸缩材料相媲美的无电滞后的电致伸缩性能，该性能对温度和电场循环次数不敏感，循环106，Q33没有明显下降，在25?180°C保持稳定，因此，对温度依赖性小，抗疲劳性能好。
[0110]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料，其化学成分符合化学通式:(1-X)(BiQ.5NaQ.5)Ti03-XM-yR，其中，M 选自 BaT13或(Baa9tlCaaitl) (Tia92Snatl8) O3中的一种，R 选自Pr、Sm、Eu、Tb、Gd、Dy、Er、Ho 或 Tm 中的一种，0.06 彡 x 彡 0.09，0.001 彡 y 彡 0.01。2.一种具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料的制备方法，包括如下步骤: 1)称量:按照化学式(1-x)(Bi0.5Na0.5)T13-XM-YR中各元素的化学计量比称取原料； 2)混料:将步骤I)中称取粉料放入球磨罐中混合制备球磨料，并向球磨料中加氧化锆球和无水乙醇进行球磨，出料烘干后得到混合粉料； 3)预烧:将步骤2)中烘干后的混合粉体压制成块，密闭条件下预烧后，得到预烧结材料； 4)二次球磨:将步骤3)的预烧结材料再次加氧化锆球和无水乙醇进行球磨，出料烘干后得到(l_x) (Bi。.5NaQ.5) Ti03-xM_yR 粉体； 5)成型:将步骤4)所得粉体通过8-10%的聚乙烯醇PVA造粒，经模压成型获得所需生坯片； 6)烧结:将步骤5)的生坯片经排粘处理后，密闭条件下进行烧结，即获得所需(1-x)(Bia5NaQ.5)Ti03-XM-yR 材料。3.根据权利要求2所述具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料的制备方法，其特征在于，步骤I)中，所述原料为BNT中基体元素的氧化物、M中组成元素的氧化物和R中掺杂元素的氧化物。4.根据权利要求2所述具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述加入的氧化锆球与球磨料的质量之比为1.0-2.0:1 ;所述加入的无水乙醇与球磨料的质量之比为1.5-3.0:1。5.根据权利要求2所述具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述预烧条件为密闭条件下于800-900°C预烧2-6h。6.根据权利要求2所述具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述加入的氧化锆球与预烧结材料的质量之比为1.0-1.5:1 ;所述加入的无水乙醇与预烧结材料的质量之比为1.5-2.5:1。7.根据权利要求2所述具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述粉体与添加PVA的质量之比为5-7:1。8.根据权利要求2所述具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料的制备方法，其特征在于，步骤6)中，所述排粘处理的条件为:温度:500-600°C，升温速度:40-60°C /h ;所述烧结的条件为:烧结温度:1120-1180°C，升温速率:2-5°C /min，保温时间:2_8h。9.根据权利要求1所述具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料在光电领域的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述光电领域为光电集成、微机电、光电传感以及LED的技术领域。
【专利摘要】本发明属于光电功能材料领域，提供一种具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料，其化学成分符合化学通式：(1-x)(Bi0.5Na0.5)TiO3-xM-yR，其中，M选自BaTiO3或(Ba0.90Ca0.10)(Ti0.92Sn0.08)O3中的一种，R选自Pr、Sm、Eu、Tb、Gd、Dy、Er、Ho或Tm中的一种，0.06≤ x ≤0.09，0.001≤ y ≤0.01。本发明还进一步提供了一种具有发光特性的BNT基无铅电致伸缩材料的制备方法及应用。该材料除具备光致发光特征之外，还具有优良的无滞后电致伸缩性能，有望在光电集成、微机电、光电传感以及LED的技术领域中得到应用。
【IPC分类】C09K11/74, C04B35/622, C04B35/475
【公开号】CN104944943
【申请号】CN201510279745
【发明人】郝继功, 徐志军, 初瑞清, 李伟, 付鹏
【申请人】聊城大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月27日