[發明專利]一種KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 202111669999.5
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114478006A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張斗;遲文潮;周學凡;鄒金住
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;C04B41/88;H01L41/187;H01L41/43
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 李英

1.一種KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料，其特征在于，所述壓電陶瓷材料的化學式為：(1-x)[0.95(K_0.5Na_0.5)(Nb_0.95Sb_0.05)O_3-0.05Bi_0.5Na_0.5ZrO₃]+xCuO；其中，x＝0.002～0.02；

所述壓電陶瓷材料通過添加CuO含量，其陶瓷壓電系數d₃₃為269pC/N；其陶瓷機械品質因數Q_m由33提升至168.7。

2.根據權利要求1所述的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料，其特征在于：所述的壓電陶瓷材料的化學式為：(1-x)[0.95(K_0.5Na_0.5)(Nb_0.95Sb_0.05)O_3-0.05Bi_0.5Na_0.5ZrO₃]+xCuO；其中，x＝0.008～0.01。

3.一種根據權利要求1～2中任一項所述的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1、制備KNNS-BNZ粉末；

S2、CuO對KNNS-BNZ進行固溶摻雜。

4.根據權利要求3所述的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S1中制備KNNS-BNZ具體是：按0.95(K_0.5Na_0.5)(Nb_0.95Sb_0.05)O_3-0.05Bi_0.5Na_0.5ZrO₃的化學計量比稱取含K、Na、Nb、Sb、Bi、Zr元素的原料，混合后球磨得到混勻料A，煅燒后得到KNNS-BNZ粉末。

5.根據權利要求3所述的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中的CuO對KNNS-BNZ進行固溶摻雜具體是：將CuO加入到KNNS-BNZ中，球磨混料后得到混勻料B，然后進行燒結固溶處理。

6.根據權利要求4所述的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述含K、Na、Nb、Sb、Bi、Zr元素的原料具體為：含至少一種所述元素的氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、硝酸鹽中的至少一種。

7.根據權利要求4所述的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述球磨的轉速為200～300rpm，球磨時間為6～12h；所述煅燒的溫度為850～950℃，煅燒的時間為2～4h。

8.根據權利要求5所述的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述球磨的轉速為300～400rpm，球磨時間為18～24h；所述的燒結過程包括第一段燒結和第二段燒結；所述第一段燒結為：以1～3℃/min的速率升溫至550～650℃，保溫2～4h；所述第二段燒結為：以4～6℃/min的速率升溫至1100～1180℃，保溫2～4h。

9.一種根據權利要求1～2中任一項所述的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料或權利要求3～8中任一項制備方法制備的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料的應用，其特征在于：將KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料用作壓電材料。

10.根據權利要求9所述的KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料的應用，其特征在于：將KNNS-BNZ+CuO壓電陶瓷材料用于被銀電極。