钙钛矿型陶瓷三维结构及其制备方法

本公开属于陶瓷材料，尤其涉及一种钙钛矿型陶瓷三维结构及其制备方法。

背景技术：

1、高熵合金是由五种或五种以上等量或大约等量的金属形成的合金，相较于普通金属合金，高熵合金展显出更诱人的性能，如：较高的硬度、较好的韧性和较高的耐腐蚀性。与高熵合金类似，高熵氧化物(高熵陶瓷)是将五种或五种以上的金属或非金属氧化物以等摩尔或等摩尔比相互固溶的方法得到的结构单一的氧化物。高熵陶瓷是新材料研究的热点之一，具有出色的成分灵活性，具有各种稳定晶体结构的多种组合物陶瓷。因此，高熵陶瓷具有更多吸引人、无与伦比的功能特性，如：隔热防热，可充电锂离子电池，硬度较高、耐磨，催化与裂解等。

2、目前，制备高熵合金的制备方法主要有：固相反应法，喷雾热解法，火焰热解法，共沉淀法，溶液燃烧合成法等等，但是这些方法存在诸多问题，如：固相反应法利用前体粉末球磨混合时，元素比例难以调控，容易产生杂质；喷雾热解法和火焰热解法需要高温、高压处理，以及急速加热淬火，能耗较高，易产生污染；共沉淀法需要较为精确的ph调节，程序较为复杂，制备时间较长；溶液燃烧合成法也存在着工序复杂等等问题。此外，上述方法难以拓展到高熵陶瓷材料体系，同时产物多为粉末，限制了高熵陶瓷在三维结构方面的应用。

3、有鉴于此，如何以有效的方法制备出新材料体系的高熵陶瓷三维结构，是近几年的研究方向之一。

技术实现思路

1、针对上述问题，本公开提供了一种钙钛矿型陶瓷三维结构及其制备方法，以期至少部分地解决上述技术问题，具体技术方案如下：

2、作为本公开的第一个方面，提供了一种制备钙钛矿型陶瓷三维结构的方法，包括：

3、提供多种可光聚合的丙烯酸金属盐单体；

4、将三种以上的丙烯酸金属盐单体按比例混合，使得根据金施密特容忍因子计算的有效容忍因子teffective满足0.8＜teffective＜1，得到陶瓷前驱体；

5、利用飞秒激光双光子聚合技术对陶瓷前驱体进行加工，使陶瓷前驱体光聚合成型；

6、对光聚合成型的陶瓷前体进行脱脂、烧结处理，得到钙钛矿型陶瓷三维结构。

7、作为本公开的第二个方面，提供了一种钙钛矿型陶瓷三维结构，采用上述方法制得，其中，钙钛矿型陶瓷包括钙钛矿型高熵陶瓷。

8、在本公开的实施例种，通过配体交换反应制备出多种可光聚合的丙烯酸金属盐单体，以金施密特的容忍因子作为理论指导，将三种及以上的丙烯酸金属盐单体按比例进行混合，确定出有效容忍因子teffective在0.8＜teffective＜1的比例，得到陶瓷前驱体。然后，利用飞秒激光双光子聚合技术对陶瓷前驱体进行加工，使陶瓷前驱体光聚合成型得到陶瓷三维结构。通过对光聚合成型的陶瓷前体进行脱脂、烧结处理，去除陶瓷前体中的有机物杂质，并使其致密，从而得到形貌保真、结构稳定、单一的钙钛矿型陶瓷三维结构。

技术特征：

1.一种制备钙钛矿型陶瓷三维结构的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述丙烯酸金属盐单体选自以下至少一种：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述丙烯酸金属盐单体通过配体交换反应制备：

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在将丙烯酸金属盐单体按比例混合时还添加交联剂和光引发剂；

5.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述陶瓷前驱体包括以下任意一种：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，

7.根据权利要求1所述的方法，其中，利用飞秒激光双光子聚合技术对所述陶瓷前驱体进行加工包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱脂处理包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烧结处理包括：

10.一种钙钛矿型陶瓷三维结构，采用权利要求1-9中任一项所述的方法制得，其中，所述钙钛矿型陶瓷包括钙钛矿型高熵陶瓷。

技术总结
本公开提供了一种钙钛矿型陶瓷三维结构及其制备方法，其中，该制备方法包括：提供多种可光聚合的丙烯酸金属盐单体；将三种以上的丙烯酸金属盐单体按比例混合，使得根据金施密特容忍因子计算的有效容忍因子t<subgt;effective</subgt;满足0.8＜t<subgt;effective</subgt;＜1，得到陶瓷前驱体；利用飞秒激光双光子聚合技术对陶瓷前驱体进行加工，使陶瓷前驱体光聚合成型；对光聚合成型的陶瓷前体进行脱脂、烧结处理，得到钙钛矿型陶瓷三维结构。

技术研发人员：李家文,蒋谟东,李瑞,郑鑫源,陶源,吴东,胡衍雷,褚家如
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15