[發明專利]一類高機械品質因數鈮酸鉀鈉鋰基無鉛壓電陶瓷復合物

無效

• 申請號: 201010274108.1
• 申請日: 2010-09-07
• 公開（公告）號: CN101935214A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 初瑞清;徐志軍;郝繼功;劉泳;張燕杰;李偉
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;H01L41/187
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 李浩成

技術領域

本發明屬于鈮酸鉀鈉鋰基無鉛壓電陶瓷材料領域，特別是涉及一種高機械品質因數的無鉛壓電陶瓷材料及其制備方法和用途。

背景技術

自從Jaffe于1958年發現鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷的高壓電性能以來，PZT材料就成為一種廣泛使用的壓電鐵電材料，并一直在商業應用上占據主導地位，但PZT陶瓷的鉛含量高達60％以上，在生產、使用及廢棄處理過程中都會給人類和生態環境造成污染(E.Hollenstein，M.Davis，D.Damjanovic，N.Setter，Piezoelectric?properties?of?Li-andTa-modified(K_0.5Na_0.5)NbO₃ceramics[J].Appl.Phys.Lett.2005，87：182905.)。因此，隨著人類社會可持續發展的要求以及一些發達國家有關電子產品無鉛化法規的全面實施，尋找能夠代替PZT的無鉛壓電材料成為電子材料領域的緊迫任務之一。其中，鈣鈦礦結構鈮酸鹽(K，Na)NbO₃(KNN)無鉛壓電陶瓷，以其相對優越的壓電性能和較高居里溫度被認為是一種很有前途取代PZT的壓電材料(H.Birol，D.Damjanovic，N.Setter，Preparationand?characterization?of(K_0.5Na_0.5)NbO₃ceramics[J].J.Eur.Ceram.Soc.2006，26：861-866.)。

由于堿金屬高溫下易揮發，因而采用常規固相法難以制備出致密的KNN陶瓷，嚴重影響材料的性能。新型制備技術如熱壓、放電等離子體等燒結方法雖然能制備出致密的且性能優良的陶瓷體，但與傳統燒結工藝相比，這些新工藝因成本高、工藝復雜而很難實現大規模的工業生產。因此，近些年來，摻雜改性成為改善KNN陶瓷燒結性能和壓電性能的主要途徑。文獻報道了許多壓電性能優越的KNN基陶瓷，在眾多摻雜改性的KNN新體系中，(K_0.5Na_0.5)NbO₃-LiNbO₃體系陶瓷具有高的致密化程度，卓越的壓電性能和較高的居里溫度(Yiping?Guo，Ken-ichi?Kakimoto，Hitoshi?Ohsato.Phase?transitional?behavior?andpiezoelectric?properties?of?Na_0.5K_0.5NbO₃-LiNbO₃ceramics[J].Appl.Phys.Lett.2004，85：4121-4123.)，是很有發展潛力的一類無鉛壓電陶瓷，但其低的機械品質因素值(＜120)(H.L.Du，F.S.Tang，D.J.Liu，D.M.Zhu，et?al.The?microstructure?and?ferroelectric?properties?of(K_0.5Na_0.5)NbO₃-LiNbO₃lead-free?piezoelectric?ceramics[J].Mater.Sci.Eng.B?2007，136，165-169)和較差的溫度穩定性(E.Hollenstein，D.Damjanovic，N.Setter，Temperaturestability?of?the?piezoelectric?properties?of?Li-modified?KNN?ceramics[J].J.Eur.Ceram.Soc.2007，27：4093-4097)限制了(K_0.5Na_0.5)NbO₃-LiNbO₃體系陶瓷在實際生產中獲得較為廣泛的應用。