[發(fā)明專利]一種高橫向諧振頻率溫度穩(wěn)定性壓電陶瓷及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010572000.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111848164B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 凌志遠(yuǎn);肖長(zhǎng)柳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/493
• 分類號(hào): C04B35/493;C04B35/634;C04B35/638;C04B41/88
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

本發(fā)明公開(kāi)了一種高橫向諧振頻率溫度穩(wěn)定性壓電陶瓷及其制備方法與應(yīng)用。所述壓電陶瓷材料的化學(xué)組成為：0.1Pb(Yb_0.5Nb_0.5)O₃?0.9Pb(Zr_0.48Ti_0.52)O₃，以主晶相0.1Pb(Yb_0.5Nb_0.5)O₃?0.9Pb(Zr_0.48Ti_0.52)O₃總重為百分比，MnCO₃摻入量為0.2～0.6wt％。以Pb₃O₄、TiO₂、ZrO₂、Yb₂O₃、Nb₂O₅和MnCO₃粉末為原料，采用氧化物固相反應(yīng)法制備樣品，高溫?zé)Y(jié)得到鈮鐿鋯鈦酸鉛基壓電陶瓷，能滿足中小功率壓電陶瓷應(yīng)用對(duì)橫向諧振頻率溫度穩(wěn)定性的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于壓電陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種高橫向諧振頻率溫度穩(wěn)定性壓電陶瓷及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

壓電陶瓷可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能之間的高效轉(zhuǎn)換，目前已被廣泛應(yīng)用于超聲探測(cè)，移動(dòng)通信，人工智能等高新技術(shù)領(lǐng)域，而在不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)弘娞沾尚阅苡胁煌囊螅缭诤娇蘸教臁⒛茉撮_(kāi)發(fā)等領(lǐng)域需要壓電陶瓷能同時(shí)具有高的居里溫度與好的諧振頻率溫度穩(wěn)定性，以保證壓電陶瓷不會(huì)因溫度變化而性能劣化。典型的三元系壓電陶瓷，如Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃、Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃等，居里溫度T_C都低于250℃，若按照壓電陶瓷的實(shí)際使用溫度為T_C的一半計(jì)算，其實(shí)際使用溫度低于130℃。而Ohuchi等研究的Pb(Yb_0.5Nb_0.5)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃(PYN-PZT)三元系壓電陶瓷(Piezoelectric andstructural properties of Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-PbTiO₃-PbZrO₃ ceramics,Journal of theEuropean Ceramic Society,19(6):1191-1195,1999)，T_C可達(dá)390℃，其實(shí)際使用溫度接近200℃，因此PYN-PZT陶瓷具有在高溫領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。

然而，壓電陶瓷在使用過(guò)程中，性能參數(shù)會(huì)隨著溫度改變而發(fā)生變化，其中諧振頻率隨溫度的波動(dòng)十分敏感。Wersing認(rèn)為(Temperature coefficient of resonancefrequencies and permittivity in PZT ceramics near the morphotropic phaseboundary.Ferroelectrics,37(1):611-614,1981)作為功率壓電器件所用的壓電陶瓷，其諧振頻率常數(shù)溫度系數(shù)應(yīng)該控制在100ppm/K之間，因?yàn)橹C振頻率常數(shù)的變化將直接導(dǎo)致壓電陶瓷的諧振頻率發(fā)生漂移。對(duì)于諧振器、超聲電機(jī)等壓電器件，它們的工作頻率為其諧振頻率點(diǎn)，如果諧振頻率發(fā)生漂移將會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路需額外增設(shè)頻率自動(dòng)追蹤回路，從而使驅(qū)動(dòng)電路更加復(fù)雜、成本更高，不利于器件的應(yīng)用，因此亟需一種具有高諧振頻率溫度穩(wěn)定性的壓電陶瓷材料。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高橫向諧振頻率溫度穩(wěn)定性壓電陶瓷，該壓電陶瓷滿足中小功率壓電陶瓷應(yīng)用對(duì)橫向諧振頻率溫度穩(wěn)定性的要求。