專利名稱：一種高電卡效應(yīng)的無鉛陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)制冷及能量收集裝置用的高電卡效應(yīng)陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人類面臨著日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，對(duì)制冷設(shè)備提出了無氟利昂、靜音和高能量轉(zhuǎn)換效率等要求，而高電卡效應(yīng)材料有望在固態(tài)制冷裝置得到應(yīng)用。同時(shí)，由于該效應(yīng)是可逆的，因此可以用其擬效應(yīng)來制備能量收集裝置。目前，高電卡效應(yīng)材料主要集中在氧化物及高聚合物薄膜中，但由于其制冷容量太低，因此需要開發(fā)高電卡效應(yīng)的陶瓷材料。可惜的是，高電卡效應(yīng)陶瓷材料均含有大量的鉛離子，存在破壞環(huán)境的問題，因此開發(fā) 高電卡效應(yīng)無鉛陶瓷成為了急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為固態(tài)制冷及能量收集裝置的開發(fā)提供一種具有室溫高電卡效應(yīng)的無鉛陶瓷及其制備方法。本發(fā)明的高電卡效應(yīng)無鉛陶瓷，它的成分為BahSrrTibMrvO3,其中O. 2彡z彡O. 4, O 彡彡 O. 03。本發(fā)明的高電卡效應(yīng)無鉛陶瓷的制備方法，是采用放電等離子燒結(jié)法，步驟如下
首先，將純BaCO3,純SrCO3,純TiO2和純MnO按權(quán)利要求1所述表達(dá)式的化學(xué)計(jì)量比稱量，用研缽研磨混合后，在100(T1200°C下空氣氣氛中預(yù)燒廣3小時(shí)合成粉末，然后將粉末裝入石墨模具，利用放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)在80(Tl000°C下真空中燒結(jié)得到致密的陶瓷燒結(jié)體，最后將陶瓷燒結(jié)體在空氣中110(Tl200°C下熱處理廣3小時(shí)，得到高電卡效應(yīng)的無鉛陶瓷。上述BaCO3, SrCO3, TiO2和MnO的純度均在99%以上。發(fā)明的高電卡效應(yīng)無鉛陶瓷在室溫附近的電卡效應(yīng)在3飛.1K以上。采用放電等離子燒結(jié)方法制備，工藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明的高電卡效應(yīng)無鉛陶瓷可廣泛應(yīng)用于環(huán)境友好的固態(tài)冷卻和能量回收裝置。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。發(fā)明的高電卡效應(yīng)無鉛陶瓷的表達(dá)式為
BahSrJibMn/^，其中 O. 2 ^ x ^ O. 4, O 彡 7 彡 O. 03。實(shí)施例
制備方法首先，將純度均為99%以上的BaCO3, SrCO3, TiO2和MnO按上述表達(dá)式的化學(xué)計(jì)量比稱量，用研缽研磨混合后，在1100°C下空氣氣氛中預(yù)燒3小時(shí)合成粉末，然后將粉末裝入石墨模具，利用放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)在900°C下真空中燒結(jié)得到致密的陶瓷燒結(jié)體，最后將陶瓷燒結(jié)體在空氣中1200°C下熱處理I小時(shí)，得到高電卡效應(yīng)無鉛陶瓷。試驗(yàn)表明，在800°C以下或1000°C以上進(jìn)行放電等離子燒結(jié)均不能得到致密的陶瓷，而在1100°c以下或1200°C以上進(jìn)行熱處理將導(dǎo)致材料電卡效應(yīng)的下降。將實(shí)施例制得的陶瓷樣品研磨至厚度為O. 3mm,并在樣品兩端涂上銀電極后，在-4(T70°C用間接法測(cè)試其電卡效應(yīng)。表I給出了構(gòu)成本發(fā)明的各成分含量以及它們的電卡效應(yīng)最佳溫度及數(shù)值，制備方法如同上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種高電卡效應(yīng)的無鉛陶瓷，其特征在于它的成分是BahSrrTi1IMrvO3,其中O. 2 ^ X ^ O. 4, O 彡彡 O. 03。
2.制備權(quán)利要求1所述的高電卡效應(yīng)的無鉛陶瓷的方法，其步驟如下首先，將純BaCO3,純SrCO3,純TiO2和純MnO按權(quán)利要求1所述表達(dá)式的化學(xué)計(jì)量比稱量，用研缽研磨混合后，在100(T1200°C下空氣氣氛中預(yù)燒廣3小時(shí)合成粉末，然后將粉末裝入石墨模具，利用放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)在80(Tl000°C下真空中燒結(jié)得到致密的陶瓷燒結(jié)體，最后將陶瓷燒結(jié)體在空氣中110(Tl200°C下熱處理廣3小時(shí)，得到高電卡效應(yīng)的無鉛陶瓷。
全文摘要
本發(fā)明公開的高電卡效應(yīng)無鉛陶瓷，其成分為Ba1-xSrxTi1-yMnyO3,其中0.2≤x≤0.4,0≤y≤0.03。采用放電等離子燒結(jié)法制備將純BaCO3，純SrCO3，純TiO2和純MnO按上述成分表達(dá)式的化學(xué)計(jì)量比稱量，用研缽研磨混合后，在1000~1200oC下空氣氣氛中預(yù)燒1~3小時(shí)合成粉末，然后將粉末裝入石墨模具，利用放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)在800~1000oC下真空中燒結(jié)得到致密的陶瓷燒結(jié)體，最后將陶瓷燒結(jié)體在空氣中1100~1200oC下熱處理1~3小時(shí)。該陶瓷在室溫附近的電卡效應(yīng)高達(dá)3~6.1K，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境友好的固態(tài)冷卻和能量回收裝置。
文檔編號(hào)C04B35/47GK103011803SQ20121052952
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者劉小強(qiáng), 陳亭亭, 陳湘明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)