[發明專利]一種具有低滯后大電致應變的鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011058341.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112194487A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 李國榮;夏翔;曾江濤;鄭嘹贏;阮學政;滿振勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/499
• 分類號: C04B35/499;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/638;C04B35/64;H01L41/187
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種具有低滯后大電致應變的鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料，其特征在于，所述鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料的化學通式為：(1-y)((1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)-xPbTiO₃)-yBi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃，其中0.20≤x≤0.40，0＜y≤0.30。

2.根據權利要求1所述的鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料，其特征在于，0.20≤x≤0.27，0.100≤y≤0.20；優選為0.20≤x≤0.27，0.125≤y≤0.150；更優選為x=0.27，y=0.125。

3.根據權利要求1或2所述的鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料，其特征在于，所述鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料在室溫具有遍歷性弛豫鐵電體特性，且具有類準同型相界的結構特征。

4.根據權利要求3所述的鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料，其特征在于，所述鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料在宏觀結構上表現為贗立方相結構，但在納米尺度上同時存在四方和單斜兩種不同的局域對稱性。

5.一種如權利要求1-4中任一項所述的具有低滯后大電致應變的鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括：

（1）按照鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料的化學計量比稱量Pb源、Ti源、Bi源、Zn源、Nb源和Mg源作為原料粉體并混合，得到混合粉體；

（2）將所得混合粉體經過過篩、壓塊和煅燒，得到PMN-PT-BZT粉體；

（3）將所得PMN-PT-BZT粉體和粘結劑混合后，壓制成型，得到陶瓷坯體；

（4）將所得陶瓷坯體進行排膠處理后，在1100℃～1250℃燒結2～4小時，得到所述具有低滯后大電致應變的鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述Pb源為Pb₃O₄；所述Ti源為TiO₂；所述Bi源為Bi₂O₃；所述Zn源為ZnO；所述Nb源為Nb₂O₅；所述Mg源為(MgCO₃)₄·Mg(OH)₂·5H₂O。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，以Nb₂O₅和(MgCO₃)₄·Mg(OH)₂·5H₂O為原料，經球磨混合均勻后于1250℃～1300℃煅燒2～4小時合成MgNb₂O₆；然后再以MgNb₂O₆為原料，制備PMN-PT-BZT粉體。

8.根據權利要求5-7中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述煅燒的溫度為850℃～950℃，優選為850℃；所述煅燒的時間為2～4小時，優選為2小時。

9.根據權利要求5-8中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述排膠處理的溫度為550℃～650℃，時間為4～6小時；優選地，所述煅燒的溫度為550℃，時間為4小時。

10.根據權利要求5-9中任一項所述的制備方法，其特征在于，將所得鈮鎂酸鉛基三元壓電陶瓷材料的表面進行打磨后被上電極。