[發明專利]一種無鉛壓電陶瓷、霧化片及制備方法

有效

• 申請號: 202110323683.4
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113121215B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李智敏;羅豐;閆養希;張東巖;張茂林
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/622;C04B35/634;B05B17/06
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明提供的一種無鉛壓電陶瓷、霧化片及制備方法，通過痕量Mn離子取代Fe離子，能夠顯著提高材料的三方畸變，降低材料的對稱性，通過提高壓電性能的本征貢獻，進而顯著提高材料的宏觀壓電性能。因此制備出的用于霧化片的無鉛壓電陶瓷可以有效避免PZT壓電陶瓷材料在生產、服役和廢棄過程中帶來的鉛污染問題，避免了對人類和環境造成的危害；由于BF?BT高的居里溫度，制成的霧化片具有較好的抗干燒能力，同時具有很好的抗老化特性，并且不存在水解問題，可以很好的在水基溶液中工作，具有相界寬、性能穩定的特點，有利于保證大規模生產的產品一致性，提高良品率降低成本。相較于KNN陶瓷制備的霧化片具有明顯的優勢。

技術領域

本發明屬于壓電陶瓷霧化片技術領域，具體涉及一種無鉛壓電陶瓷、霧化片及制備方法。

背景技術

壓電陶瓷霧化片作為一種液體霧化器件，廣泛應用在日常生活、醫療、工業生產、科學研究等領域中。壓電陶瓷霧化片可以分為圓片式和微孔式，由于微孔式霧化片具有霧化粒徑可控，驅動功率小，便攜式等優點而受到消費者青睞。微孔式霧化器主要由壓電陶瓷圓環和帶錐形微孔的金屬膜片粘結組合而成。在對應的驅動電源驅動下，壓電陶瓷振動帶動微孔群上下振動，把液體打碎并從微孔中噴出，從而實現噴霧的目的。由于霧滴經微孔噴出，液滴的粒徑與微孔大小直接相關，因此通過控制微孔大小就可控制液滴粒徑大小。

目前市場上制造霧化片的主流壓電陶瓷均為含鉛的Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)壓電陶瓷，含鉛PZT壓電陶瓷在制造過程中會產生大量的粉塵和含鉛廢料，一旦處理不慎就容易流入環境中，對環境造成極大危害。另外，由于很多霧化片器件霧化的液滴會被人直接吸入，比如說加濕器、醫療霧化器等，含鉛PZT陶瓷在工作過程中難免會溶出一定的鉛離子，如果人長期吸入，將對人體健康留下很大的隱患。另外，由于沒有建立成熟的含鉛電子器件回收機制，多數霧化片在廢棄后直接丟棄，其中的鉛難免會進入土壤，這將對生態環境造成極大的污染。

為了解決上述問題，大量研究者和企業提出使用無鉛壓電陶瓷制備霧化片取代傳統的PZT霧化片，比如鈮酸鉀鈉(KNN)壓電陶瓷制備霧化片，但是由于KNN本身存在潮解、量產一致性差和性能衰減等問題，還不能很好的市場化應用。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種無鉛壓電陶瓷、霧化片及制備方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

第一方面，本發明提供的一種用于霧化片的無鉛壓電陶瓷，無鉛壓電陶瓷包括化學式(1-x)Bi(Fe_1-2aMn²⁺_aMn⁴⁺_a)O₃-xBaTiO₃，Bi(Fe_1-2aMn²⁺_aMn⁴⁺_a)O₃表示的氧化物以及BaTiO₃表示的氧化物為主成分，x表示摩爾百分比，a表示取代Fe原子的Mn原子的量，取值范圍為0.25≤x≤0.3，0.001≤a≤0.005。

可選的，無鉛壓電陶瓷進一步含有副成分，副成分包括：bLa₂O₃+cLi₂CO₃+dZnO+eNb₂O₅，其中，b、c、d以及e均表示摩爾百分比，0≤b≤0.0005，0≤c≤0.001，0≤d≤0.001，0≤e≤0.0005。

第二方面，本發明提供的用于霧化片的無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于，制備方法包括：