本發(fā)明涉及一種多晶材料的制備方法，特別是涉及一種高溫固態(tài)反應(yīng)法制備多晶材料的方法，應(yīng)用于磁性，超導(dǎo)及相關(guān)材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

“材料高通量實(shí)驗(yàn)”是在短時(shí)間內(nèi)完成大量樣品的制備與表征。其核心思想是將傳統(tǒng)材料研究中采用的順序迭代方法改為并行處理，以量變引起材料研究效率的質(zhì)變。

1970年，Hanak首先提出了“多樣品實(shí)驗(yàn)”的概念，并應(yīng)用于薄膜形態(tài)的二元、三元超導(dǎo)材料研究，其基本思想是通過(guò)一次實(shí)驗(yàn)合成完整覆蓋多組分材料體系中成分組合的樣品陣列。2011年美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬簽署了由美國(guó)科學(xué)技術(shù)顧問委員會(huì)倡導(dǎo)的“Materials Genome Initiative（MGI）”科技白皮書（MGI中文被稱作“材料基因組工程”），到材料基因組計(jì)劃三周年之際的2014年美國(guó)又跟蹤啟動(dòng)的MGI國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃。至此，將材料科學(xué)技術(shù)的研究開發(fā)到先進(jìn)制造業(yè)的提升帶到了一個(gè)全新的高度，掀起了全球材料基因組的風(fēng)暴并將導(dǎo)致從材料科技到先進(jìn)制造業(yè)，乃至整個(gè)科學(xué)技術(shù)和人類社會(huì)發(fā)展的一場(chǎng)新的科技革命。

在我國(guó)，從各級(jí)政府科技部門到廣大科學(xué)家，對(duì)MGI非常重視并迅速做出反應(yīng)。2011年就召開了材料基因組香山會(huì)議。隨后，中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院分別作了材料基因組工程咨詢上報(bào)國(guó)務(wù)院，國(guó)務(wù)院批示“積極推行論證實(shí)施”?？梢灶A(yù)料在不久的未來(lái)將對(duì)我國(guó)的材料科學(xué)與工程領(lǐng)域產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響。

1823年人們合成了一類含鈉和鎢的氧化物NaxWO₃，它的顏色是和青銅相似的金黃色，且具有導(dǎo)電性，因此人們稱之為鎢青銅，隨后，不斷有新的氧化物青銅（oxide bronze）化合物被發(fā)現(xiàn)和研究，其中一些已經(jīng)獲得應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)上，我們經(jīng)常通過(guò)改變化學(xué)組成（如摻雜、取代）來(lái)調(diào)控可變價(jià)離子的價(jià)態(tài)。通過(guò)改變氧化物青銅的組成和過(guò)渡金屬的價(jià)態(tài)，人們可以在一定范圍內(nèi)調(diào)控材料的晶體結(jié)構(gòu)和物化性能，這就給研究固體材料組成－結(jié)構(gòu)－性能的關(guān)系提供了理想的研究對(duì)象。

鎢青銅因其豐富的物理特性可廣泛的應(yīng)用于光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等領(lǐng)域。AxWO₃的顯著特點(diǎn)之一就是化合物的顏色隨x發(fā)生變化，因此一些材料可用來(lái)做電制變色裝置和光制變色裝置，如H_xWO₃和Li_xWO₃，利用光或者電的作用使H⁺和Li⁺可逆嵌入WO₃，從而材料可達(dá)到光制變色或電制變色的效果。另外，利用鎢青銅對(duì)濕度及化學(xué)物質(zhì)等的敏感特性，它還可用于濕度測(cè)量?jī)x表及化學(xué)傳感器等裝置。Na_xWO₃、Li_xWO₃和Rb_xWO₃不僅可用于溶液pH值的測(cè)定，甚至可用作氧化還原響應(yīng)器（redox responses）等。

目前用來(lái)制備鎢青銅的方法已有很多種，最常見的是高溫固態(tài)反應(yīng)法，這種方法主要用來(lái)制備多晶樣品，該方法的優(yōu)點(diǎn)是鎢青銅A_xWO₃中x的成分能夠精確控制。通過(guò)改變加熱溫度和加熱時(shí)間，其它的鎢青銅大部分都可以用這種方法來(lái)合成，這種方法是合成鎢青銅的最常見的方法。K. J. Rao等人報(bào)道了用微波方法合成了氧化物青銅，該方法是將堿金屬碘化物和WO₃混合后，在家用微波爐中，頻率為2.45GHz的微波輻射幾分鐘后就可得到鎢青銅。這種合成方法與傳統(tǒng)的方法相比具有快速、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種鎢青銅的合成。但現(xiàn)有技術(shù)在反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間上存在的限制，很難避免了雜質(zhì)的生成，同時(shí)對(duì)于制備同類多晶材料的多成分點(diǎn)材料還缺少有效手段。

稀土鈦氧化物性質(zhì)的研究已經(jīng)有了較為深厚的研究背景。同時(shí)，磁制冷技術(shù)是新興的制冷技術(shù)之一，它在制冷技術(shù)中的優(yōu)越性已經(jīng)得到證實(shí)，將稀土鈦氧化物與磁制冷技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的研究正越來(lái)越多的得到關(guān)注?；诖艧嵝?yīng)（Magnetocaloric Effect, MCE）的制冷技術(shù)由于其在制冷效率以及環(huán)境保護(hù)中的優(yōu)勢(shì)，正受到學(xué)術(shù)界的不斷重視。在磁熱效應(yīng)的研究中，尋找合適的磁性材料來(lái)實(shí)現(xiàn)磁制冷是該領(lǐng)域研究的主要目標(biāo)之一。

由于稀土鈦氧化物RTiO₃（R是稀土元素）的磁學(xué)性質(zhì)、電子軌道耦合以及結(jié)構(gòu)畸變的特點(diǎn)，此類材料在磁熱效應(yīng)的研究中不斷受到重視。并且自從在層狀銅氧化物鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)現(xiàn)象以來(lái)，作為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)金屬氧化物的RTiO₃更是引起了人們很大的興趣。隨著不同溫度下磁熱效應(yīng)的研究工作的不斷深入，稀土鈦氧化物將受到越來(lái)越多的關(guān)注。

RTiO₃多晶之前一直采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法制備，由于三價(jià)鈦酸鹽在加熱至300℃附近易生成其它成分的衍生物，并且Ti³⁺在空氣中極易被氧化為Ti⁴⁺，傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法由于升溫速率慢，樣品在加熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些衍生雜質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種高通量雜化微波合成法制備多晶材料的方法，能制備鎢青銅系列A_xWO₃（A=Na，Ca，B）和稀土鈦化物RTiO₃（R是稀土元素）晶體，實(shí)現(xiàn)樣品的高通量，多成分點(diǎn)同步合成。使本發(fā)明具有能夠快速將不同組成與不同結(jié)構(gòu)的材料實(shí)現(xiàn)快速平行制備，制造出從單元到多元、從單相到多相、從單一結(jié)構(gòu)到復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高通量材料。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種高通量雜化微波合成法制備多晶材料的方法，能制備A_xWO₃多晶材料和RTiO₃多晶材料中的至少任意一種材料或任意多種材料，具體如下：

A_xWO₃多晶材料的制備方法，采用高通量雜化微波合成法，包括如下步驟：

① 初始原料的準(zhǔn)備和預(yù)成型工藝：

a.采用純的WO₃、Na₂WO₄?2H₂O 和W粉作為初始反應(yīng)原料，根據(jù)下述反應(yīng)方程式：

Na₂WO₄+WO3+W=Na_xWO₃

的反應(yīng)物參加化學(xué)反應(yīng)的比例對(duì)進(jìn)行配比，在惰性氣體環(huán)境下的手操箱中，將不同配比的反應(yīng)原料用瑪瑙研缽進(jìn)行研磨和充分混合，得到混合原料粉體；

b. 采用純的CaO、WO₃和W粉作為初始反應(yīng)原料，根據(jù)下述反應(yīng)方程式：

x CaO +WO₃+W = Ca_xWO₃

的反應(yīng)物參加化學(xué)反應(yīng)的比例對(duì)進(jìn)行配比，在惰性氣體環(huán)境下的手操箱中，將不同配比的反應(yīng)原料用瑪瑙研缽進(jìn)行研磨和充分混合，得到混合原料粉體；

c. 采用無(wú)定形的B粉和純的WO₃作為初始反應(yīng)原料，根據(jù)下述反應(yīng)方程式：

x B + WO₃ = B_xWO₃

的反應(yīng)物參加化學(xué)反應(yīng)的比例對(duì)進(jìn)行配比，在惰性氣體環(huán)境下的手操箱中，將不同配比的反應(yīng)原料用瑪瑙研缽進(jìn)行研磨和充分混合，得到混合原料粉體；

② 素坯成型：

將在所述步驟a，b或c中充分混合的混合原料粉體分別放入模具中，然后在10~15 MPa的壓力下等靜壓成型，制備出AxWO₃原料片素坯，其中A=Na、Ca或B；

③ A_xWO₃多晶材料的高通量微波制備工藝：

ⅰ. 采用微波加熱系統(tǒng)和氣氛控制系統(tǒng)，將在所述步驟②中制備的AxWO₃原料片素坯置于小號(hào)坩堝中，然后在小號(hào)坩堝內(nèi)的AxWO₃原料片素坯上覆蓋碳化硅粉末，再將置有AxWO₃原料片素坯的小號(hào)坩堝置于中號(hào)坩堝中，同樣在兩個(gè)坩堝間的空隙處填滿碳化硅粉末，形成樣品室單元，最后將置有AxWO₃原料片素坯的中號(hào)坩堝整齊排列在氧化鋁反應(yīng)舟中，形成樣品室單元陣列，并將載有樣品室單元陣列的氧化鋁反應(yīng)舟置于微波加熱系統(tǒng)的微波爐腔內(nèi)，采用氣氛控制系統(tǒng)，能在高溫固態(tài)反應(yīng)過(guò)程中保持各樣品室單元處于穩(wěn)定的非氧化氣氛環(huán)境下，使微波加熱系統(tǒng)至少能在5 min內(nèi)將反應(yīng)溫度提升至1000℃以上，微波加熱系統(tǒng)控制的反應(yīng)腔內(nèi)氣氛為惰性氣體氣氛，完成高溫固態(tài)反應(yīng)準(zhǔn)備程序；微波加熱系統(tǒng)控制的反應(yīng)腔內(nèi)氣氛優(yōu)選采用氬氣氣氛；

ⅱ. 在所述步驟ⅰ中的準(zhǔn)備程序完成后，接通微波加熱系統(tǒng)的電源，設(shè)置加熱時(shí)間和加熱功率，使樣品室單元內(nèi)的反應(yīng)物進(jìn)行高溫固態(tài)反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中，控制微波波長(zhǎng)不低于122 mm，頻率不低于2450 MHz，微波加熱功率不低于800W，加熱時(shí)間至少為15~25 min，反應(yīng)完成后，使反應(yīng)產(chǎn)物在反應(yīng)腔內(nèi)氣氛中隨爐降至室溫，即得到高純度的A_xWO₃多晶材料。

RTiO₃多晶材料的制備方法，采用高通量雜化微波合成法，包括如下步驟：

（1）初始原料的準(zhǔn)備和預(yù)成型工藝：

采用Ti₂O₃和純度為3N以上的R₂O₃ 作為初始原料，式中R=Sm、Nd或La，將Sm₂O₃、Nd₂O₃或La₂O₃與 Ti₂O₃按摩爾比為1:1的比例稱量后，將各初始原料充分混合，在惰性氣體環(huán)境下的手操箱中，將不同配比的反應(yīng)原料用瑪瑙研缽進(jìn)行研磨和充分混合，得到混合原料粉體；

（2）素坯成型：

將在所述步驟（1）中充分混合的混合原料粉體分別放入模具中，然后在10~15 MPa的壓力下等靜壓成型，制備出RTiO₃原料片素坯；

（3）RTiO₃多晶材料的高通量微波制備工藝：

Ⅰ.采用微波加熱系統(tǒng)和氣氛控制系統(tǒng)，將在所述步驟②中制備的RTiO₃原料片素坯置于小號(hào)坩堝中，然后在小號(hào)坩堝內(nèi)的RTiO₃原料片素坯上覆蓋碳化硅粉末，再將置有RTiO₃原料片素坯的小號(hào)坩堝置于中號(hào)坩堝中，同樣在兩個(gè)坩堝間的空隙處填滿碳化硅粉末，形成樣品室單元，最后將置有RTiO₃原料片素坯的中號(hào)坩堝整齊排列在氧化鋁反應(yīng)舟中，形成樣品室單元陣列，并將載有樣品室單元陣列的氧化鋁反應(yīng)舟置于微波加熱系統(tǒng)的微波爐腔內(nèi)，采用氣氛控制系統(tǒng)，能在高溫固態(tài)反應(yīng)過(guò)程中保持各樣品室單元處于穩(wěn)定的非氧化氣氛環(huán)境下，使微波加熱系統(tǒng)至少能在5 min內(nèi)將反應(yīng)溫度提升至1000℃以上，微波加熱系統(tǒng)控制的反應(yīng)腔內(nèi)氣氛為惰性氣體氣氛，完成高溫固態(tài)反應(yīng)準(zhǔn)備程序；微波加熱系統(tǒng)控制的反應(yīng)腔內(nèi)氣氛優(yōu)選采用氬氣氣氛；

Ⅱ. 在所述步驟ⅰ中的準(zhǔn)備程序完成后，接通微波加熱系統(tǒng)的電源，設(shè)置加熱時(shí)間和加熱功率，使樣品室單元內(nèi)的反應(yīng)物進(jìn)行高溫固態(tài)反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中，控制微波波長(zhǎng)不低于122 mm，頻率不低于2450 MHz，微波加熱功率不低于800W，加熱時(shí)間至少為15~25 min，反應(yīng)完成后，使反應(yīng)產(chǎn)物在反應(yīng)腔內(nèi)氣氛中隨爐降至室溫，即得到高純度的RTiO₃多晶材料。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述步驟③中，能一次性實(shí)現(xiàn)具有相同成分的多個(gè)A_xWO₃多晶材料；或在所述（3）中，能一次性實(shí)現(xiàn)具有相同成分的多個(gè)RTiO₃多晶材料樣品的高通量制備。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述步驟③中，能一次性實(shí)現(xiàn)同類A_xWO₃多晶材料的多成分點(diǎn)材料樣品的高通量制備；或在所述（3）中，能一次性實(shí)現(xiàn)同類RTiO₃多晶材料的多成分點(diǎn)材料樣品的高通量制備。

作為本發(fā)明的還有一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述步驟③中，能一次性實(shí)現(xiàn)不同類A_xWO₃多晶材料的多成分點(diǎn)材料樣品的高通量制備；或在所述（3）中，能一次性實(shí)現(xiàn)不同類RTiO₃多晶材料的多成分點(diǎn)材料樣品的高通量制備。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

1. 本發(fā)明采用高通量樣品合成方法，能夠快速將不同組成與不同結(jié)構(gòu)的材料實(shí)現(xiàn)快速平行制備，大大降低了實(shí)驗(yàn)時(shí)間和耗材。能夠?qū)崿F(xiàn)一次性多成分點(diǎn)的快速同時(shí)制備；

2. 本發(fā)明升溫速率高，加熱效率高，本發(fā)明制備方法將合成時(shí)間大大縮短，微波合成時(shí)，材料內(nèi)外同時(shí)均勻加熱，這樣材料內(nèi)部熱應(yīng)力可以減少到最小，其次在微波電磁能作用下，材料內(nèi)部分子或離子的動(dòng)能增加，可以進(jìn)行快速合成，另外，由于微波加熱使原本固相反應(yīng)所需的合成時(shí)間大大縮短，使其比傳統(tǒng)加熱合成節(jié)能70-90%，降低了能耗費(fèi)用，大大提高了能源的利用效率，本發(fā)明方法制得的多晶樣品將為后續(xù)的科學(xué)研究和應(yīng)用研究提供材料基礎(chǔ)；

3. 本發(fā)明加熱方法具有選擇性，微波對(duì)物質(zhì)的作用有反射、透明、吸收等，只有對(duì)微波具有吸收作用的物質(zhì)才會(huì)被微波加熱，微波能同時(shí)促進(jìn)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)具有催化作用；

4. 本發(fā)明微波合成的快速合成特點(diǎn)使得在合成過(guò)程中作為合成氣氛的氣體的使用量大大降低，這不僅降低了成本，也使合成過(guò)程中廢氣、廢熱排放量得到降低；

5. 本發(fā)明利用SiC作為導(dǎo)熱材料，由于SiC本身具有高化學(xué)惰性、高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)，且不會(huì)因加熱而發(fā)生不連續(xù)性熱膨脹相變，故是良好的熱導(dǎo)介質(zhì)，同時(shí)由于SiC不與反應(yīng)物以及生成產(chǎn)物反應(yīng)可直接與樣品接觸，此操作可保證在5 min內(nèi)將樣品反應(yīng)溫度躍升至1000 ℃，從而快速渡過(guò)成相不穩(wěn)定溫區(qū)，達(dá)到合成溫度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一和實(shí)施例二制備高通量雜化微波合成法制備多晶材料的微波加熱系統(tǒng)和氣氛控制系統(tǒng)原理圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一和實(shí)施例二的高通量樣品室單元整列的構(gòu)造圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一和實(shí)施例二的高通量微波合成單元樣品室單元內(nèi)部構(gòu)造原理圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：

實(shí)施例一：

在本實(shí)施例中，參見圖1～3，一種高通量雜化微波合成法制備RTiO₃多晶材料的方法，包括如下步驟：

（1）初始原料的準(zhǔn)備和預(yù)成型工藝：

分別采用純度為99.8%Ti₂O₃的和純度為99.9%的Nd₂O₃、Sm₂O₃和La₂O₃作為初始原料，將Sm₂O₃、Nd₂O₃和La₂O₃分別與 Ti₂O₃按摩爾比為1:1的比例稱量后，將Sm₂O₃、Nd₂O₃和La₂O₃分別與 Ti₂O₃充分混合，在惰性氣體環(huán)境下的手操箱中，將3種不同配比的反應(yīng)原料用瑪瑙研缽進(jìn)行研磨和充分混合，得到3種混合原料粉體；

（2）素坯成型：

將在所述步驟（1）中充分各種混合的混合原料粉體分別放入模具中，然后在10 MPa的壓力下等靜壓成型，制備出直徑為13 mm且厚度為4 mm的RTiO₃原料片，包括NdTiO₃原料片素坯、SmTiO₃原料片素坯和LaTiO₃原料片素坯；

（3）RTiO₃多晶材料的高通量微波制備工藝：

Ⅰ. 參見圖1～3，采用微波加熱系統(tǒng)和氣氛控制系統(tǒng)，其主要有兩個(gè)部分構(gòu)成：包括微波加熱系統(tǒng)2和氣氛控制系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)是由普通商用微波爐進(jìn)行改造升級(jí)，可保證在5 min內(nèi)將樣品反應(yīng)溫度躍升至1000℃以上，將在所述步驟（2）中制備的NdTiO₃原料片素坯、SmTiO₃原料片素坯和LaTiO₃原料片素坯分別置于小號(hào)坩堝6中，然后在小號(hào)坩堝內(nèi)的RTiO₃原料片素坯8上覆蓋碳化硅粉末7，再將置有RTiO₃原料片素坯8的小號(hào)坩堝6置于中號(hào)坩堝5中，同樣在兩個(gè)坩堝間的空隙處填滿碳化硅粉末4，形成樣品室單元3，最后將置有RTiO₃原料片素坯8的中號(hào)坩堝5整齊排列在氧化鋁反應(yīng)舟1中，形成樣品室單元陣列，并將載有樣品室單元陣列的氧化鋁反應(yīng)舟1置于微波加熱系統(tǒng)2的微波爐腔內(nèi)，采用氣氛控制系統(tǒng)，將導(dǎo)氣管10的出氣端放置于中號(hào)坩堝5中，在中號(hào)坩堝5的敞口處加蓋Al₂O₃封蓋板（9），通入氬氣使樣品室單元3的反應(yīng)腔室與外界空氣隔絕，待氬氣充滿微波加熱系統(tǒng)2的內(nèi)部反應(yīng)腔后，關(guān)閉微波加熱系統(tǒng)2的反應(yīng)艙門，并繼續(xù)在微波加熱系統(tǒng)2的內(nèi)部反應(yīng)腔室通以氬氣，同時(shí)減小氣流速度，以防止氣體流速過(guò)快使得微波加熱系統(tǒng)2的內(nèi)部反應(yīng)腔內(nèi)的熱量大量散失，氣氛控制系統(tǒng)在反應(yīng)過(guò)程中保持反應(yīng)腔內(nèi)穩(wěn)定的氬氣氣氛環(huán)境，避免Ti³⁺被氧化生成雜質(zhì)；采用惰性氣體氣氛作為微波加熱系統(tǒng)2的內(nèi)部反應(yīng)腔內(nèi)氣氛為，完成高溫固態(tài)反應(yīng)準(zhǔn)備程序，參見圖1～3；

Ⅱ. 在所述步驟ⅰ中的準(zhǔn)備程序完成后，接通微波加熱系統(tǒng)2的電源，設(shè)置加熱時(shí)間和加熱功率，使樣品室單元內(nèi)的反應(yīng)物進(jìn)行高溫固態(tài)反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中，控制微波波長(zhǎng)為122 mm，頻率為2450 MHz，微波加熱功率為800W，加熱時(shí)間為25 min，反應(yīng)完成后，使反應(yīng)產(chǎn)物在反應(yīng)腔內(nèi)氣氛中隨爐降至室溫，即得到高純度的NdTiO₃、SmTiO₃和LaTiO₃多晶材料。

本實(shí)施例制備方法可以同時(shí)進(jìn)行RTiO3不同成分樣品高通量制備。利用微波加熱，同時(shí)以SiC為導(dǎo)熱材料，使樣品在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的反應(yīng)溫度，避免了低溫區(qū)雜相的生成。同時(shí)，可以節(jié)約樣品的制備時(shí)間和保證橫向樣品反應(yīng)條件的一致性。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種高通量雜化微波合成法制備Na_xWO₃多晶材料的方法，包括如下步驟：

① 初始原料的準(zhǔn)備和預(yù)成型工藝：

采用純的WO₃、Na₂WO₄?2H₂O 和W粉作為初始反應(yīng)原料，根據(jù)下述反應(yīng)方程式：

Na₂WO₄+WO3+W=Na_xWO₃

的反應(yīng)物參加化學(xué)反應(yīng)的比例對(duì)進(jìn)行配比，其中按照0＜x＜1設(shè)置一系列成分點(diǎn)原料配比，按照Na_xWO₃各成分點(diǎn)分別配制一系列初始反應(yīng)原料混合物，然后在惰性氣體環(huán)境下的手操箱中，將不同配比的反應(yīng)原料混合物用瑪瑙研缽進(jìn)行研磨和充分混合，得到混合原料粉體；

② 素坯成型：

將在所述步驟①中充分混合的混合原料粉體分別放入模具中，然后在12 MPa的壓力下等靜壓成型，制備出直徑為13 mm且厚度為4 mm的具有成分點(diǎn)的Na_xWO₃原料片素坯；

③ Na_xWO₃多晶材料的高通量微波制備工藝：

ⅰ. 參見圖1～3，采用微波加熱系統(tǒng)和氣氛控制系統(tǒng)，其主要有兩個(gè)部分構(gòu)成：包括微波加熱系統(tǒng)2和氣氛控制系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)是由普通商用微波爐進(jìn)行改造升級(jí)，可保證在5 min內(nèi)將樣品反應(yīng)溫度躍升至1000℃以上，將在所述步驟②中制備的各成分點(diǎn)Na_xWO₃原料片素坯分別置于小號(hào)坩堝6中，然后在小號(hào)坩堝內(nèi)的Na_xWO₃原料片素坯8上覆蓋碳化硅粉末7，再將置有Na_xWO₃原料片素坯8的小號(hào)坩堝6置于中號(hào)坩堝5中，同樣在兩個(gè)坩堝間的空隙處填滿碳化硅粉末4，形成樣品室單元3，最后將置有Na_xWO₃原料片素坯8的中號(hào)坩堝5整齊排列在氧化鋁反應(yīng)舟1中，形成樣品室單元陣列，并將載有樣品室單元陣列的氧化鋁反應(yīng)舟1置于微波加熱系統(tǒng)2的微波爐腔內(nèi)，采用氣氛控制系統(tǒng)，將導(dǎo)氣管10的出氣端放置于中號(hào)坩堝5中，在中號(hào)坩堝5的敞口處加蓋Al₂O₃封蓋板（9），通入氬氣使樣品室單元3的反應(yīng)腔室與外界空氣隔絕，待氬氣充滿微波加熱系統(tǒng)2的內(nèi)部反應(yīng)腔后，關(guān)閉微波加熱系統(tǒng)2的反應(yīng)艙門，并繼續(xù)在微波加熱系統(tǒng)2的內(nèi)部反應(yīng)腔室通以氬氣，同時(shí)減小氣流速度，以防止氣體流速過(guò)快使得微波加熱系統(tǒng)2的內(nèi)部反應(yīng)腔內(nèi)的熱量大量散失，氣氛控制系統(tǒng)在反應(yīng)過(guò)程中保持反應(yīng)腔內(nèi)穩(wěn)定的氬氣氣氛環(huán)境，避免低價(jià)離子被氧化生成雜質(zhì)；采用惰性氣體氣氛作為微波加熱系統(tǒng)2的內(nèi)部反應(yīng)腔內(nèi)氣氛為，完成高溫固態(tài)反應(yīng)準(zhǔn)備程序，參見圖1～3；

ⅱ. 在所述步驟ⅰ中的準(zhǔn)備程序完成后，接通微波加熱系統(tǒng)的電源，設(shè)置加熱時(shí)間和加熱功率，使樣品室單元內(nèi)的反應(yīng)物進(jìn)行高溫固態(tài)反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中，控制微波波長(zhǎng)為122 mm，頻率為2450 MHz，微波加熱功率為800W，加熱時(shí)間為25 min，反應(yīng)完成后，使反應(yīng)產(chǎn)物在反應(yīng)腔內(nèi)氣氛中隨爐降至室溫，即得到高純度的Na_xWO₃多晶材料。

本實(shí)施例制備方法可以同時(shí)進(jìn)行Na_xWO₃不同成分樣品高通量制備。同時(shí)以SiC為導(dǎo)熱材料，使樣品在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的反應(yīng)溫度，避免了低溫區(qū)雜相的生成。

綜合上述實(shí)施例可知，上述各實(shí)施例制備了三價(jià)鈦酸鹽磁電功能晶體多晶材料NdTiO₃、SmTiO₃和LaTiO₃以及易氧化鎢青銅Na_xWO₃，對(duì)這些樣品經(jīng)過(guò)XRD測(cè)試，結(jié)果顯示上述實(shí)施例制備的多晶材料純度高，單相性良好。上述實(shí)施例通過(guò)樣品不同成分高通量的集約合成和特殊的加熱方法從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物高通量合成，從而一次多量的成功制備出高純度的系列多晶樣品。

上述實(shí)施例均采用微波加熱法制備三價(jià)易氧化鈦酸鹽RTiO₃多晶和鎢青銅系列A_xWO₃多晶，克服在反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間上存在的限制，很大程度上避免了雜質(zhì)的生成。優(yōu)于材料研發(fā)速度很大程度上決定于實(shí)驗(yàn)的通量。建立原位高通量樣品庫(kù)制備方法及技術(shù)是加速實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)。材料樣品庫(kù)具有微量、密集排列、樣品數(shù)量大的特點(diǎn)。建立伺服于樣品庫(kù)的高通量制備平臺(tái)可有效推動(dòng)材料基因組工程研究的發(fā)展進(jìn)程，不僅具有重大的科學(xué)價(jià)值，還具有巨大的商業(yè)潛力。上述實(shí)施例同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品或同個(gè)樣品不同成分點(diǎn)的高通量制備，利用微波加熱，同時(shí)以SiC為導(dǎo)熱材料，使樣品在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的反應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)了快速經(jīng)濟(jì)高通量合成。上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了材料高通量制備并且克服了樣品制備過(guò)程中在反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間上存在的限制，實(shí)現(xiàn)了材料的高效合成。上述實(shí)施例高通量雜化微波合成法制備多晶材料的方法具有顯著的應(yīng)用前景，所制備的合成鎢青銅系列AxWO₃和稀土鈦化物RTiO₃（R是稀土元素）晶體，能廣泛應(yīng)用于磁性及超導(dǎo)材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明高通量雜化微波合成法制備多晶材料的方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。