专利名称：多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极的利记博彩app
技术领域：
本实用新型属于复合电极材料领域，特别涉及一种多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0 复合电极。
背景技术：
电气工程中各类陶瓷元件的电极通常采用Ag、Pt或Au等金属，通过溅射、烧渗、 喷涂等工艺，紧固地附着于陶瓷材料某一端面上用于导电。直接用金属做电极层，其导电性好，有一定延展性。但金属电极存在两个显著的缺点(1)晶体常数与陶瓷基片不匹配，导致界面缺陷聚集，容易造成电极分层脱落，致使器件失效；(2)高频电场下，金属电极与陶瓷相之间容易相互扩散，发生化学反应，使介电性能劣化。La0.5Sr0.5Co03> YB2Cu3O7^5, SrRuO3等导电氧化物的出现为解决金属电极的缺陷提供了新的途径。在众多导电氧化物中，LaNiO3(其缩写为“LN0”，本专利申请中，用LNO代表 LaNiO3)因其晶格常数为0.384歷，与锆钛酸铅(其缩写为“PZT”，本专利申请中，用PZT代表锆钛酸铅)、掺镧锆钛酸铅(其缩写为“PLZT”，本专利申请中，用PLZT代表掺镧锆钛酸铅)等压电陶瓷晶格常数非常接近，因而受到广泛的关注。到目前为止，人们已经利用脉冲激光沉积法(PLD)、射频磁控溅射法(RF)、化学溶液沉积法(CSD)等方法制备出了电阻率为 ΙΟ"3 Ω · cm量级的LNO薄膜电极，但是相对于Ag等贵金属良导体，其电阻率仍然是比较高的。综合导电氧化物和金属电极的优点，Chen Mingsen和胁Taibor等人制备了 LNO/ Pt复合电极(参见=Appl Phys Lett，1996,68 :1430-1432)。此种复合电极虽然克服了仅用金属作电极时，陶瓷与电极间的相互扩散和仅用导电氧化物作电极时电阻率较高的缺陷， 但Pt是一种较Ag昂贵的金属，使电极的制备成本大大提高；另外，该方法制备LNO/Pt复合电极的烧结温度较高(约1000°C左右)，在该烧结温度下LNO薄膜易分解，且易促使压电陶瓷PZT、PLZT中PbO的挥发，从而导致复合电极及器件电学性能下降，并且产生环境污染；再者，由于该方法烧结温度高，制备过程耗费能源较多。除上述问题外，Chen Mingsen等人所发表论文中公开的LN0/Pt电极为部分电极(即电极的面积小于基底工作面面积)，这种电极结构在电压作用下有电极部分和无电极部分容易产生不同应变，导致应力在电极边缘的聚集，从而造成元件的电极导电性能下降。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多层陶瓷全面积LN0/Ag/ LNO复合电极及其制备方法，以便使电极材料既具有优良的导电性，又能大幅度提高使用寿命。本实用新型所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，包括至少两片重叠放置的陶瓷片，相邻两片陶瓷片之间为“LN0导电缓冲层/Ag电极层/LNO导电缓冲层”，位于顶部和底部的陶瓷片表面依次覆盖LNO导电缓冲层、Ag电极层，LNO导电缓冲层端面的形状和面积与陶瓷片端面的形状和面积相同，Ag电极层端面的形状和面积与LNO导电缓冲层端面的形状和面积相同，所述陶瓷片与LNO导电缓冲层之间、LNO导电缓冲层与Ag电极层之间通过烧结成为一体化结构。本实用新型所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，其LNO导电缓冲层的厚度优选200纳米 300纳米。本实用新型所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，其Ag电极层的厚度控制在20微米 100微米。本实用新型所述的多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，其陶瓷片优选PLZT或 PZT制作。本实用新型具有以下有益效果1、本实用新型所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极具有优良的抗疲劳性能和耐击穿电场强度，其技术指标如下(1)电极电阻率< Ιι Ω · cm;(2)工作电压-300 +300V ；(3)频率> IO4Hz,连续脉冲反转次数> IO8 (无损伤)。2、本实用新型所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极解决了“交错内电极”结构带来应力分布不均问题，从而克服了因拉伸应力导致的陶瓷与电极断裂现象，延长了器件的使用寿命。3、本实用新型所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极的Ag电极层与LNO导电缓冲层、LNO导电缓冲层与陶瓷片结合紧密，极其不易开裂和剥离。4、制备本实用新型所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0的方法使用常规设备，烧结的施压装置既可以是机械压力装置，也可以是其它压力装置，且烧结氛围的要求低，因而成本低，易于工业化生产。
图1是本实用新型所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极的一种结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是第一种单元体的结构示意图；图4是图3的俯视图；图5是第二种单元体的结构示意图；图6是图5的俯视图。图中，1-陶瓷片、2-LN0导电缓冲层、3-Ag电极层。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极及制备方法做进一步说明。实施例1本实施例中，所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极为四层圆台形陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，其结构如图1、图2所示，包括四片重叠放置的陶瓷片1，相邻两陶瓷片1之间为“LN0导电缓冲层2/Ag电极层3/LN0导电缓冲层2”，位于顶部和底部的陶瓷片1表面依次覆盖LNO导电缓冲层2、Ag电极层3，LNO导电缓冲层2端面的形状和面积与陶瓷片1端面的形状和面积相同，Ag电极层C3)端面的形状和面积与LNO导电缓冲层(2) 端面的形状和面积相同，所述陶瓷片1与LNO导电缓冲层2之间、LNO导电缓冲层2与Ag 电极层3之间通过烧结成为一体化结构。所述陶瓷片1由PLZT制作，厚度为0. 5毫米，所述LNO导电缓冲层2的厚度为300纳米，所述Ag电极层3的厚度为80微米。其制备方法的工艺步骤如下(1)陶瓷片的表面处理陶瓷片为0. 5毫米的PLZT片，其表面处理依次为表面抛光与清洗；表面抛光采用精密研磨抛光机，将陶瓷片通过石蜡固定在抛光机上，对其正面和反面均按以下操作进行抛光使用1500#金刚砂纸，在转速45rpm下抛光池，然后换用抛光织物，在转速45rpm下抛光16h ；清洗包括手工清洗和超声波清洗，首先通过手工清洗去掉陶瓷片表面的石蜡，然后采用超声波清洗①将陶瓷片放入盛有丙酮的容器中，将所述容器放入超声波清洗器重振清洗5min，然后取出陶瓷片，用去离子水清洗3次；②将去离子水清洗后的陶瓷片放入盛有无水乙醇的容器中，超声清洗5min，然后取出陶瓷片，用去离子水清洗3次；③将去离子水清洗后的陶瓷片放入盛有去离子水的容器中超声清洗5min，然后取出陶瓷片将其放入干燥箱中在60°C下干燥15min ；(2) LNO前躯体溶液的制备以醋酸镍和水合硝酸镧为溶质、以去离子水和冰醋酸为溶剂、以聚乙烯醇为螯合剂配制LNO前驱体溶液，醋酸镍与水合硝酸镧的摩尔比为1 1，去离子水与冰醋酸的体积比为1 3;将醋酸镍放入反应容器并加入冰醋酸，在常压、室温(25°C)下搅拌直至醋酸镍完全溶解，然后加入水合硝酸镧并在搅拌下升温至60°C加入去离子水，当水合硝酸镧完全溶解后，在搅拌下升温至70°C加入聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量以醋酸镍、水合硝酸镧、 去离子水、冰醋酸形成的溶液为基准，每升所述溶液加入聚乙烯醇30g ；当聚乙烯醇完全溶解后，通过蒸发溶剂或添加溶剂的方式调节所述溶液的浓度，使所述溶液中LNO的含量为 0. 2mol/L，继后经0. 2微米的过滤器滤除杂质，即获绿色透明的LNO前躯体溶液；上述原料均为分析纯。(3)第一种单元体的制备第一种单元体的形状和构造如图3、图4所示，由陶瓷片1、分别覆盖在陶瓷片两端面上的LNO导电缓冲层2和覆盖在一个LNO导电缓冲层上的Ag电极层3组成；①采用旋转甩胶法将步骤( 所制备的LNO前躯体溶液涂敷在经步骤(1)处理后的陶瓷片的两端面上形成LNO湿膜并进行热处理形成LNO导电缓冲层，勻胶速度3500rpm， 勻胶时间20s，热处理采用逐层处理的方法，即每涂敷一层LNO湿膜进行一次热处理，每层 LNO湿膜的热处理操作相同，均为依次在180°C下干燥15min，350°C下分解有机物lOmin， 550°C下预处理aiiin ；旋转甩胶与热处理的次数以LNO膜的厚度达到300纳米为限，当最后一次热处理完成后，在750°C保温30min，然后随炉冷却至室温；②由银粉、溶剂和粘接剂配制银浆浆料，银粉的质量份为100份，溶剂的质量份为 5份，粘接剂的质量份为30份，所述溶剂为氧化铋，所述粘接剂由松油醇、松节油、硝化棉、环己酮和邻苯二甲酸二丁酯组成，松油醇的质量份为4. 0，松节油的质量份为2. 0份，硝化棉的质量份为1. 5份，环己酮的质量份为15. 0份，邻苯二甲酸二丁酯的质量份为3. 5份；将按上述质量份计量的银粉、溶剂和粘接剂用三辊研磨机研磨至浆料的细度< 6 μ m、在25°C 的粘度粘度为IOXlO41^a · s ；将所配制的银浆浆料采用350目丝网全面积印刷至一个LNO 导电缓冲层上，每印刷一次、对该次印刷所获湿片在80°C下干燥lOmin，印刷的次数和对湿片的干燥次数以Ag电极层的厚度达到80微米为限；陶瓷片周边溢出的多余Ag/LNO材料通过打磨抛光处理；上述原料均为分析纯。(4)第二种单元体的制备第二种单元体的形状和构造如图5、图6所示，由陶瓷片1、分别覆盖在陶瓷片两端面上的LNO导电缓冲层2和分别覆盖在两LNO导电缓冲层上的Ag电极层3组成；①在陶瓷片1的两端面覆盖LNO导电缓冲层2的方法与上述步骤( 制备第一种单元体相同；②配制银浆浆料所用银粉、溶剂和粘接剂及其操作与上述步骤(3)制备第一种单元体相同；将所配制的银浆浆料采用350目丝网全面积印刷至两LNO导电缓冲层上，每印刷一次、对该次印刷所获湿片在80°C下干燥lOmin，印刷的次数和对湿片的干燥次数以Ag电极层的厚度达到80微米为限；陶瓷片周边溢出的多余Ag/LNO材料通过打磨抛光处理；(5)单元体的组合与烧结以图5、图6所示的一个第二种单元体为底片，将三个图3、图4所示的第一种单元体叠放在所述第二种单元体上形成四层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极的坯体；组合四个所述四层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极的坯体。将四个所述坯体放入带机械压力装置(其机械压力装置为ZL200810044344. 7专利所公开的机械压力装置)的烧结炉中，向四个坯体轴向分别施加0Mpa、lMpa、2Mpa、3MPa 机械压力，然后在施压下按3. 5°C /min升温至850°C，在该温度下保温20min，继后随炉冷却至室温，即获四个四层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极。将本实施例所制备的四层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极进行性能测试，测试设备以400电压/电流源表(美国Keithley公司)，极化参数测试仪=Precision LC (美国 Radient 公司)，脉冲发生器=Precision High Voltage hterface士4000V(美国 Radient 公司)，以及高压放大器Model 609E-6(美国Terk公司)。工作电压为-300 +300V，反转测试频率为1. 5X IO4Hz,连续测试6小时后电极无损伤。电阻率测试结果如下
烧结压力0123[0044](Mpa)电极电阻率 (ιηΩ · cm)0.770.610.580.47从上表可以看出随着烧结压力增大，复合电极的电阻率降低。实施例2本实施例中，所述多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极为三层圆台形陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，包括三片重叠放置的陶瓷片1，相邻两陶瓷片1之间为“LN0导电缓冲层2/Ag电极层3/LN0导电缓冲层2”，位于顶部和底部的陶瓷片1表面依次覆盖LNO导电缓冲层2、Ag电极层3，LNO导电缓冲层2端面的形状和面积与陶瓷片1端面的形状和面积相同，Ag电极层(3)端面的形状和面积与LNO导电缓冲层(2)端面的形状和面积相同， 所述陶瓷片1与LNO导电缓冲层2之间、LNO导电缓冲层2与Ag电极层3之间通过烧结成为一体化结构。所述陶瓷片1由PLZT制作，厚度为01毫米，所述LNO导电缓冲层2的厚度为200纳米，所述Ag电极层3的厚度为50微米。其制备方法的工艺步骤如下本实施例制备三层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，工艺步骤如下(1)陶瓷片的表面处理陶瓷片1毫米的PZT片，其表面处理依次为表面抛光与清洗；表面抛光与清洗的操作与实施例1相同。(2) LNO前躯体溶液的制备以醋酸镍和硝酸镧为溶质、以去离子水和冰醋酸为溶剂、以聚乙烯醇为螯合剂配制LNO前驱体溶液，醋酸镍与硝酸镧的摩尔比为1 1，去离子水与冰醋酸的体积比为 ι 5;将醋酸镍放入反应容器并加入冰醋酸，在常压、室温(^rc)下搅拌直至醋酸镍完全溶解，然后加入硝酸镧并在搅拌下升温至70°C加入去离子水，当硝酸镧完全溶解后，在搅拌下升温至80°C加入聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量以醋酸镍、硝酸镧、去离子水、冰醋酸形成的溶液为基准，每升所述溶液加入聚乙烯醇IOg ；当聚乙烯醇完全溶解后，通过蒸发溶剂或添加溶剂的方式调节所述溶液的浓度，使所述溶液中LNO的含量为0. lmol/L，继后经0. 2微米的过滤器滤除杂质，即获绿色透明的LNO前躯体溶液；上述原料均为分析纯。(3)第一种单元体的制备第一种单元体的形状和构造如图3、图4所示，由陶瓷片1、分别覆盖在陶瓷片两端面上的LNO导电缓冲层2和覆盖在一个LNO导电缓冲层上的Ag电极层3组成；①采用旋转甩胶法将步骤( 所制备的LNO前躯体溶液涂敷在经步骤(1)处理后的陶瓷片的两端面上形成LNO湿膜并进行热处理形成LNO导电缓冲层，勻胶速度3500rpm， 勻胶时间20s，热处理采用逐层处理的方法，即每涂敷一层LNO湿膜进行一次热处理，每层 LNO湿膜的热处理操作相同，均为依次在150°C下干燥20min，300°C下分解有机物20min， 500°C下预处理5min ；旋转甩胶与热处理的次数以LNO膜的厚度达到200纳米为限，当最后一次热处理完成后，在600°C保温60min，然后随炉冷却至室温；②由银粉、溶剂和粘接剂配制银浆浆料，银粉的质量份为100份，溶剂的质量份为 5份，粘接剂的质量份为60份，所述溶剂为氧化铋，所述粘接剂由松油醇、松节油、硝化棉、 环己酮和邻苯二甲酸二丁酯组成，松油醇的质量份为4. 5，松节油的质量份为2. 6份，硝化棉的质量份为1. 3份，环己酮的质量份为16. 0份，邻苯二甲酸二丁酯的质量份为4. 2份；将按上述质量份计量的银粉、溶剂和粘接剂用三辊研磨机研磨至浆料的细度< 6 μ m、在25°C 的粘度粘度为12X104mPa · s ；上述原料均采用分析纯。将所配制的银浆浆料采用300目丝网全面积印刷至一个LNO导电缓冲层上，每印刷一次、对该次印刷所获湿片在100°C下干燥5min，印刷的次数和对湿片的干燥次数以Ag 电极层的厚度达到50微米为限；陶瓷片周边溢出的多余Ag/LNO材料通过打磨抛光处理；(4)第二种单元体的制备第二种单元体的形状和构造如图5、图6所示，由陶瓷片1、分别覆盖在陶瓷片两端面上的LNO导电缓冲层2和分别覆盖在两LNO导电缓冲层上的Ag电极层3组成；[0060]①在陶瓷片1的两端面覆盖LNO导电缓冲层2的方法与上述步骤( 制备第一种单元体相同；②配制银浆浆料所用银粉、溶剂和粘接剂及其操作与上述步骤( 制备第一种单元体相同；将所配制的银浆浆料采用300目丝网全面积印刷至两LNO导电缓冲层上，每印刷一次、对该次印刷所获湿片在100°C下干燥15min，印刷的次数和对湿片的干燥次数以Ag电极层的厚度达到50微米为限；陶瓷片周边溢出的多余Ag/LNO材料通过打磨抛光处理；(5)单元体的组合与烧结以图5、图6所示的一个第二种单元体为底片，将两个图3、图4所示的第一种单元体叠放在所述第二种单元体上形成三层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极的坯体；组合六个所述三层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极的坯体。将六个所述坯体放入带机械压力装置的烧结炉(所述机械压力装置与实施例1相同)中，每三个坯体为一组，向三组坯体轴向分别施加lMpa、2Mpa、3MI^机械压力，然后在施压下升温至750°C烧结60min，继后随炉冷却至室温，即获六个三层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0 复合电极。将本实施例所制备的三层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极进行性能测试，测试设备与实施例1相同，工作电压为-300 +300V，反转测试频率为1.5 X IO4Hz,连续测试6 小时后电极无损伤。电阻率测试结果如下
权利要求1.一种多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，其特征在于包括至少两片重叠放置的陶瓷片(1)，相邻两陶瓷片(1)之间为“LN0导电缓冲层⑵/Ag电极层(3)/LNO导电缓冲层 (2)”，位于顶部和底部的陶瓷片(1)表面依次覆盖LNO导电缓冲层(2)、Ag电极层(3)，LN0 导电缓冲层( 端面的形状和面积与陶瓷片(1)端面的形状和面积相同，Ag电极层(3)端面的形状和面积与LNO导电缓冲层(2)端面的形状和面积相同，所述陶瓷片(1)与LNO导电缓冲层⑵之间、LNO导电缓冲层⑵与Ag电极层(3)之间通过烧结成为一体化结构。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，其特征在于LNO导电缓冲层O)的厚度为200纳米 300纳米。
3.根据权利要求1或2所述的多层陶瓷全面积LN0/Ag/LN0复合电极，其特征在于Ag 电极层⑶的厚度为20微米 100微米。
专利摘要多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极，包括至少两片重叠放置的陶瓷片，相邻两片陶瓷片之间为“LNO导电缓冲层/Ag电极层/LNO导电缓冲层”，位于顶部和底部的陶瓷片表面依次覆盖LNO导电缓冲层、Ag电极层，LNO导电缓冲层端面的形状和面积与陶瓷片端面的形状和面积相同，Ag电极层端面的形状和面积与LNO导电缓冲层端面的形状和面积相同，所述陶瓷片与LNO导电缓冲层之间、LNO导电缓冲层与Ag电极层之间通过烧结成为一体化结构。
文档编号H01B1/08GK202013755SQ20112007444
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者余毅, 余江, 张万里, 杨春, 赵治国 申请人:成都远迈科技有限公司