科创中国

本发明公开一种高温压电织构陶瓷、模板及其制备方法,包括以下步骤:按照化学计量比称取设定质量的TiO2和Li2CO3以及两种化合物总重1倍重量的LiCl进行混合得到混合物,将所述混合物于650~950℃高温环境中保温1~8h得到熔盐混合产物,将熔盐混合产物依次进行水洗以及酸洗浸泡操作,其中酸洗浸泡操作是将熔盐混合产物浸泡于设定浓度的有机酸溶液中进行离子交换获得H2TiO3,然后将TiO2与设定量的钡源与锶源按照模板化学式计量比混合得到混合物,混合物在800~1000℃保温1~5h得到BaxSr1 xTiO3模板,其中,0

本发明提出的BaxSr1-xTiO3(0＜x＜1)模板制作工艺更加符合工业化大规模制作的要求，相对于传统的以Bi4Ti3O12为前驱体制作模板工艺，本工艺通过制作前驱体Li2Ti3O7来生产片状TiO2，最后通过TiO2与相对应的元素化合物反应得到对应组分的前驱体，由于工艺过程中不涉及Bi元素的引入，所以模板制备过程中不需要繁复的酸洗工艺以及后续的有毒金属阳离子废液处理步骤，同时本发明涉及到的模板制备过程中的锂元素是可回收的，所以利用本模板制备工艺可以制取品质相仿、低成本、低污染的织构模板。

随着当代科学技术的迅猛发展，压电器件的使用范围得到了极大范围的拓展，但是这也对压电器件的使用条件及性能提出了更高要求。高温压电陶瓷是一种能够适用于高温环境下的压电材料，它可以广泛用于核反应堆、航空航天器、车辆等领域的高温环境中，虽然该类陶瓷材料的最高工作温度高，但是这些材料的压电性能低，无法有效满足高温压电器件的性能需求。压电陶瓷织构化是解决上述问题的有效措施，目前使用模板晶粒生长法(TGG)实现压电陶瓷织构化是众多方法中最为成熟稳定的方案。

目前，有关高温压电织构陶瓷的专利相对较少。专利【CN109553413B】提出使用钛酸铅、锆钛酸铅以及铌酸钠模板织构获得织构度最低为83％的钪酸铋-钛酸铅压电织构陶瓷，由此大幅提升了钪酸铋-钛酸铅压电陶瓷的压电性能。但是因为上述专利中提到的模板因为自身化学稳定性差的原因，这导致该模板在陶瓷基体中的质量占比为5～20％时才能保证陶瓷织构度达到83％以上，但是模板数量过多会损害压电陶瓷的压电性能，这样就不能充分发挥织构工程提升压电陶瓷性能的优势，同时因为织构模板本身制备过程复杂且成本高，所以依靠增加模板在陶瓷基体中的占比来提升织构度的思路是非常不合理的。因此，有必要开发一种热稳定高制备成本低的模板对高温压电陶瓷进行织构从而最大幅提升陶瓷的压电性能。

本发明在电子材料与器件领域有着广泛的应用前景。

发明人：王明文 李飞 杨帅 吴杰 李纯纯 李景雷 徐卓

西安交通大学是我国最早兴办、享誉海内外的著名高等学府，是教育部直属重点大学。西迁以来，一代代交大人扎根西部、服务国家，为西部发展和国家建设作出了卓越贡献，以实际行动铸就了第一批纳入中国共产党人精神谱系的西迁精神。2017年12月，习近平总书记对学校15位老教授来信作出重要指示。在2018年新年贺词中，习近平总书记再次提到“西安交大西迁的老教授”。2020年4月22日，习近平总书记来校考察并发表重要讲话，强调西迁精神的核心是爱国主义，精髓是听党指挥跟党走，与党和国家、与民族和人民同呼吸、共命运，勉励师生在新时代创造属于我们这代人的历史功绩，给全校师生以巨大关怀和极大鼓舞，为学校新时代建设中国特色世界一流大学提供了根本遵循和行动指南。

本发明提出使用BaxSr1-xTiO3(0＜x＜1)模板织构高温压电陶瓷，相比技术背景提到的方案，本发明制备的模板由于具有更加的热稳定性，所以在织构相同组分的压电陶瓷时，使得本发明可以使用更加少量的模板来使织构陶瓷达到非常高的织构度，可以节省织构陶瓷的制作成本；另外，由于现有的织构陶瓷模板不具有或具有非常差的压电性能，所以在织构水平相同的情况下，引入越多的模板会降低织构陶瓷的居里温度等铁电性能，正是因为本发明使用更少的模板，所以相对而言，能获得的压电织构陶瓷具有更加优异的性能。

科技成果只有通过实施开发应用，使其转化为生产力，才能取得经济效益和社会效益。成果方目标是将科技成果转化为现实生产力，期待有意愿的企业或合作单位进行合作推广或者进行产品生产。考虑合作转化、许可+合作等转化方式与企业、科学技术研究开发机构和其他组织建立合作关系。