纳米晶锆钛酸铅-石英复合结构压电传感材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种纳米晶锆钛酸铅-石英复合结构压电传感材料的制备方法，首先制备锆钛酸铅PZT前驱体溶胶，通过减压蒸馏后得到PZT干凝胶，再将干凝胶溶解在乙二醇甲醚中，并加入丙三醇和冰醋酸的混合溶液作为干燥控制化学试剂，制成PZT溶胶；然后在石英基体表面旋涂PZT溶胶并进行热处理得到一层薄膜，重复旋涂及热处理过程获得多层薄膜后，进行晶化处理，由此在石英基片上复合得到纳米晶PZT薄膜，获得纳米晶PZT-石英复合结构压电传感材料。本发明充分利用了PZT的压电性能好及石英晶体频率稳定性高的特点，在石英基体上复合的PZT纳米晶结构具有晶向趋向性好，结构致密，压电系数更高的优点。

主权项

1、一种纳米晶锆钛酸铅-石英复合结构压电传感材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)采用醋酸铅、钛酸四丁酯和锆酸四丁酯作为原料，按照摩尔比为Pb∶Zr∶Ti＝1.04～1.06∶0.5∶0.5对原料进行称量，备用；2)将所备原料钛酸四丁酯和乙酰丙酮按照摩尔比为1∶2混合，20～30℃下搅拌1～2小时，然后加入所备原料锆酸四丁酯，继续搅拌至混合均匀，得锆钛混合物溶液；3)将所备原料醋酸铅溶于乙二醇甲醚中，浓度为0.2～0.3g/ml，120℃下搅拌30分钟后冷却至80℃，然后向溶有醋酸铅的乙二醇甲醚溶液中加入锆钛混合物溶液，在80℃下继续搅拌30分钟，得到锆钛酸铅的前驱体溶胶；4)对锆钛酸铅的前驱体溶胶进行减压蒸馏并真空干燥处理，得到锆钛酸铅的干凝胶；5)将锆钛酸铅的干凝胶溶解于乙二醇甲醚中，并加入丙三醇和冰醋酸的混合溶液作为干燥控制化学试剂，制成0.1～0.3g/ml的锆钛酸铅溶胶，陈化并过滤后备用；6)将经过抛光的表面粗糙度为5～10nm、厚度为0.5mm的AT切石英晶体基片清洗后，放在净化室中，在匀胶机转速为2000～2500r/s、持续时间为20～30s的条件下，在表面旋涂锆钛酸铅溶胶，再将得到第一层锆钛酸铅薄膜的基片放入预先升温至500℃的马弗炉中保温10～20min，然后取出冷却；重复进行以上旋涂、热处理过程，直至基片上锆钛酸铅薄膜为6～10层；7)旋涂最后一层锆钛酸铅溶胶后，以3～5℃/min的速率将炉温升至650～700℃进行晶化处理，保温30～60min后随炉冷却，获得纳米晶锆钛酸铅-石英复合结构压电传感材料。