[發(fā)明專利]一種具有高溫度穩(wěn)定電致應(yīng)變的無鉛壓電陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011043061.8
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN114276134B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志甫;宋觀華;張發(fā)強;李永祥;劉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所;中國科學院上海硅酸鹽研究所蘇州研究院
• 主分類號: H10N30/853
• 分類號: H10N30/853;C04B35/475;C04B35/622;C04B35/638
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優(yōu)麗;牛彥存

1.一種具有高溫度穩(wěn)定電致應(yīng)變的無鉛壓電陶瓷材料，其特征在于，所述無鉛壓電陶瓷材料的化學通式為：(0.93-x)(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃-0.06BaTiO₃-0.01(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xSrTiO₃，其中x=0.04~0.08；所述無鉛壓電陶瓷材料的鐵電-馳豫鐵電相轉(zhuǎn)變溫度在室溫以下；所述無鉛壓電陶瓷材料在25-120 ℃之間的最大電致應(yīng)變和歸一化應(yīng)變的溫度變化率在15%以內(nèi)。

2.權(quán)利要求1所述的無鉛壓電陶瓷材料，其特征在于，所述無鉛壓電陶瓷材料的應(yīng)變滯后度為11%~42%；所述無鉛壓電陶瓷材料在25-120℃之間呈現(xiàn)接近線性電介質(zhì)的應(yīng)變響應(yīng)特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有高溫度穩(wěn)定電致應(yīng)變的無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）按照(0.93-x)(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃-0.06BaTiO₃-0.01(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xSrTiO₃中Bi、Na、Ba、K、Nb、Sr和Ti元素的化學計量比，稱量各原料Bi₂O₃、Na₂CO₃、BaCO₃、K₂CO₃、Nb₂O₅、SrCO₃和TiO₂，并將各原料混合均勻以形成混合漿料；將混合漿料烘干、研磨、過篩后，得到混合粉體；

2）將混合粉體于750~950℃預(yù)燒保溫1~4 h后隨爐冷卻至室溫，并二次球磨烘干、研磨、過篩，制得(BNT-BT-KNN)-xST粉體；

3）將步驟2）制得的(BNT-BT-KNN)-xST粉體壓制成型以形成坯件；

4）將步驟3）制得的坯件于1150~1200℃燒結(jié)2~5 h，然后隨爐冷卻至室溫，制得具有高溫度穩(wěn)定電致應(yīng)變的無鉛壓電陶瓷材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2）中，預(yù)燒溫度為800-900℃，預(yù)燒保溫時間為2-3 h。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2）中，所述(BNT-BT-KNN)-xST粉體的粒徑為0.05-2.0μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟3）中，壓制成型前向 (BNT-BT-KNN)-xST粉體中加入粘結(jié)劑進行造粒并過篩。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑為質(zhì)量分數(shù)為4~8%的聚乙烯醇，粘結(jié)劑的加入量為(BNT-BT-KNN)-xST粉體質(zhì)量的5%-10%。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟4）中，燒結(jié)前將坯件在450~650℃保溫0.5~3 h以對坯件進行排塑。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟4）中，燒結(jié)溫度為1150-1180 ℃，燒結(jié)保溫時間為3-4 h。