[發(fā)明專利]一種基于正交極化與周期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的壓電疊堆致動(dòng)器及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110583370.2 | 申請(qǐng)日： | 2021-05-27 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113394334B | 公開（公告）日： | 2022-09-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉迎春;張洪軍;劉琳婧;姜桂鋮;楊彬;曹文武 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01L41/047 | 分類號(hào)： | H01L41/047;H01L41/083;H01L41/09;H01L41/257;H01L41/277;H01L41/297;H01L41/43 |
| 代理公司： | 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211 | 代理人： | 王芳 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國(guó)省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 正交 極化 周期 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 壓電 疊堆致動(dòng)器 及其 制備 方法 | ||
1.一種基于正交極化與周期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的壓電疊堆致動(dòng)器，其特征在于，該壓電疊堆致動(dòng)器包括若干基本驅(qū)動(dòng)單元，每個(gè)基本驅(qū)動(dòng)單元為端面印刷有外電極的層疊結(jié)構(gòu)；所述的基本驅(qū)動(dòng)單元的疊層結(jié)構(gòu)由四種印刷有不同內(nèi)電極圖案的陶瓷薄膜片按照叉指電極的方式周期疊放而成，四種印刷有不同內(nèi)電極圖案的陶瓷薄膜片的代號(hào)分別為K、M、N和L，疊放順序由下至上為L(zhǎng)、N、M和K，所述的K的內(nèi)電極圖案與L的內(nèi)電極圖案互為鏡像，所述的M的內(nèi)電極圖案與N的內(nèi)電極圖案互為鏡像；
所述的K的內(nèi)電極圖案的設(shè)計(jì)為：首先將陶瓷薄膜片劃分為A1和A2交替排布的四個(gè)矩形區(qū)域，A1和A2的矩形區(qū)域的寬度不同；每個(gè)所述的A1區(qū)域內(nèi)和A2區(qū)域內(nèi)均印刷一個(gè)內(nèi)電極，相鄰的A1區(qū)域內(nèi)和A2區(qū)域內(nèi)電極之間不連接，所述的A1區(qū)域內(nèi)的內(nèi)電極和A2區(qū)域內(nèi)的電極均與外電極接觸；
所述的M的內(nèi)電極圖案的設(shè)計(jì)為：首先將陶瓷薄膜片劃分為A1和A2交替排布的四個(gè)矩形區(qū)域，A1和A2的矩形區(qū)域的寬度不同；每個(gè)所述的A1區(qū)域內(nèi)印刷一個(gè)內(nèi)電極，所述的A1區(qū)域內(nèi)的內(nèi)電極與外電極接觸；
對(duì)所述的壓電疊堆致動(dòng)器施加電場(chǎng)后，A1區(qū)域極化方向與電場(chǎng)方向相同，A2區(qū)域極化方向與電場(chǎng)方向垂直正交。
2.一種權(quán)利要求1所述的基于正交極化與周期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的壓電疊堆致動(dòng)器的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟1，利用流延成型技術(shù)制備陶瓷薄膜片；
步驟2，在步驟1獲得的陶瓷薄膜片上絲網(wǎng)印刷銀鈀電極，獲得印刷有四種不同內(nèi)電極圖案的陶瓷薄膜片K1、陶瓷薄膜片M1、陶瓷薄膜片N1和陶瓷薄膜片L1；
步驟3，將四種印刷有不同內(nèi)電極圖案的陶瓷薄膜片沿厚度方向按照叉指電極的方式周期層疊排列，疊放順序由下而上為{L1/[N1/M1]
步驟4，在步驟3獲得P1型壓電陶瓷的端面印刷外電極，通過外電極進(jìn)行極化處理；
步驟5，打磨經(jīng)過極化處理后的P1型壓電陶瓷端面直到A1區(qū)域內(nèi)電極裸露，獲得P2型壓電陶瓷；
步驟6，在步驟5獲得P2型壓電陶瓷的端面印刷外電極，使P2型壓電陶瓷A1區(qū)的內(nèi)電極與外電極接觸，再次通過外電極進(jìn)行極化處理；
步驟7，打磨經(jīng)過極化處理后的P2型壓電陶瓷端面直到A2區(qū)域內(nèi)電極裸露，使得最終陶瓷薄膜片K1上的電極圖案與K相同，陶瓷薄膜片M1上的電極圖案與M相同，陶瓷薄膜片N1上的電極圖案與N相同，陶瓷薄膜片L1上的電極圖案與L相同，獲得P3型壓電陶瓷；
步驟8，在步驟7獲得P3型壓電陶瓷的端面印刷外電極，使P3型壓電陶瓷A1區(qū)的內(nèi)電極和A2區(qū)的內(nèi)電極均與外電極接觸，獲得基于正交極化與周期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的壓電疊堆致動(dòng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟3中排膠處理?xiàng)l件為：溫度為550~650℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟3中冷等靜壓處理?xiàng)l件為：壓力為200MPa，時(shí)間為3~5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟3中燒結(jié)處理?xiàng)l件為：升降溫速率為4℃/min，在900~1200℃燒結(jié)4~8h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟4中極化處理?xiàng)l件為：極化溫度為1/2居里溫度，極化場(chǎng)強(qiáng)為2~5倍矯頑場(chǎng)，極化時(shí)間為15~30min。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟6中極化處理?xiàng)l件為：極化溫度為1/2居里溫度，極化場(chǎng)強(qiáng)為2~5倍矯頑場(chǎng)，極化時(shí)間為15~30min。
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