[發明專利]用于結構化復合材料增強的壓電性能的形狀受控的陶瓷填料

有效

• 申請號: 201680018610.1
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN107531509B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 里達·貝拉;杰西·歐弗索·卡拉韋奧·弗雷斯卡思;易卜拉欣·阿爾-胡韋什;尼耶什·K·詹姆斯;西布蘭德·萬·德·茲瓦格;紀伯倫·哈利克;威廉·A·格倫
• 申請（專利權）人: 沙特基礎全球技術有限公司
• 主分類號: C01G33/00
• 分類號: C01G33/00;C04B35/495;C04B35/626;H01L41/18;H01L41/187;H01L41/37;C08K3/24;C08L63/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉明海;楊生平

1.一種制造具有式(K,Na)_xLi_1-xNbO₃的粉末形式且具有單晶相的無鉛的鋰摻雜的鈮酸鈉鉀壓電陶瓷材料的方法，其中0.05x0.07，所述方法包括：

(a)獲得無鉛的鋰摻雜的鈮酸鈉鉀壓電前體材料；和

(b)使所述前體材料經受煅燒過程，所述煅燒過程包括：

(i)第一煅燒步驟，其包括在975℃-1050℃的溫度下煅燒所述前體材料2-4小時以獲得具有單晶相的第一煅燒材料；和

(ii)第二煅燒步驟，其包括在875℃至小于975℃的溫度下煅燒來自步驟(i)的第一煅燒材料8至12小時，以獲得無鉛的鋰摻雜的鈮酸鈉鉀壓電陶瓷材料，所述無鉛的鋰摻雜的鈮酸鈉鉀壓電陶瓷材料具有立方體顆粒形態。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述前體材料包括K₂CO₃粉末、Na₂CO₃粉末、Li₂CO₃粉末和Nb₂O₅粉末的混合物。

3.根據權利要求1所述的方法，其中第一煅燒步驟包括在1000℃的溫度下煅燒所述前體材料3小時以獲得第一煅燒材料，且第二煅燒步驟包括在900℃至950℃的溫度下煅燒來自步驟(i)的第一煅燒材料10小時，任選地，

其還包括在進行第二煅燒步驟之前將來自步驟(i)的第一煅燒材料冷卻至室溫。

4.根據權利要求3所述的方法，其中所述第二煅燒步驟包括在950℃的溫度下煅燒來自步驟(i)的第一煅燒材料。

5.根據權利要求1所述的方法，其中所述壓電陶瓷材料具有為單軸立方體顆粒形態的立方體顆粒形態，任選地，

其具有d₁₀(μm)為1.5-2、d₅₀(μm)為3.5-4，和/或d₉₀(μm)為9-10的粒度分布。

6.根據權利要求1所述的方法，其中所述壓電陶瓷材料具有為單軸立方體顆粒形態的立方體顆粒形態，或

其中第一煅燒溫度低于所述前體材料的堿金屬的燒結溫度，但促進形成具有單晶相的結晶陶瓷結構。

7.根據權利要求1所述的方法，其中在煅燒后所述陶瓷材料具有鈣鈦礦結構。

8.一種無鉛壓電復合材料，其包含：

(a)無鉛的鋰摻雜的鈮酸鈉鉀壓電陶瓷材料，其為粉末形式且具有單晶相，所述無鉛的鋰摻雜的鈮酸鈉鉀壓電陶瓷材料通過權利要求1-7任一項所述的方法獲得；和

(b)聚合物基質，

其中所述陶瓷材料分散在聚合物基質中。

9.根據權利要求8所述的無鉛壓電復合材料，其包含5體積％至50體積％的陶瓷材料。

10.根據權利要求8所述的無鉛壓電復合材料，其中所述聚合物基質是熱固性聚合物基質，或

所述聚合物基質是熱塑性聚合物基質，或

其中所述復合材料具有：

(i)壓電電荷常數(d₃₃(pC/N))為10-14；

(ii)介電常數(ε33_(-))為13-17；和/或

(iii)壓電電壓常數(g₃₃(mV.m/N)為90-110，或

其中所述復合材料是0-3復合材料或1-3復合材料。

11.根據權利要求10所述的無鉛壓電復合材料，其中所述復合材料的壓電電荷常數(d₃₃(pC/N))為12。

12.根據權利要求10所述的無鉛壓電復合材料，其中所述復合材料的介電常數(ε33_(-))為15。