[發明專利]一種壓電陶瓷凝膠、壓電陶瓷-聚合物復合壓電裝置及其制備方法

在審

• 申請號: 202310218090.0
• 申請日: 2023-03-08
• 公開（公告）號: CN116075206A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 趙年順;黃鋒;汪禮;黃飛;孫太明;郭東旭;李成;周云艷
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: H10N30/853
• 分類號: H10N30/853;H10N30/093;H10N30/045
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 陳安玥

本發明涉及一種壓電陶瓷凝膠、壓電陶瓷?聚合物復合壓電裝置及其制備方法，屬于壓電陶瓷技術領域。解決了現有技術中鉍層狀結構壓電陶瓷由于受本身結構特點的影響，壓電性能無法得到進一步提升的問題。本發明的復合壓電裝置，包括從內至外依次包覆的內電極、壓電陶瓷薄膜、聚合物柔性介電層和外電極，以及一端與內電極固定連接的第一導線和一端與外電極固定連接的第二導線，壓電陶瓷薄膜的材料的化學式為：(1?x)Bisubgt;4/subgt;Tisubgt;3?y/subgt;(Alsubgt;0.5/subgt;Nbsubgt;0.5/subgt;)subgt;y/subgt;Osubgt;12/subgt;?xBasubgt;0.8/subgt;Casubgt;0.2/subgt;TiOsubgt;3/subgt;，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.35。該復合壓電裝置原料成本低，機械柔性好，熱穩定性好，且具有良好的電輸出能力。

技術領域

本發明屬于壓電陶瓷技術領域，具體涉及一種壓電陶瓷凝膠、壓電陶瓷-聚合物復合壓電裝置及其制備方法。

背景技術

壓電材料是受到壓力作用時會在兩端面間出現電壓的晶體材料。壓電材料具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能。即如果對壓電材料施加壓力，它便會產生電位差(稱之為正壓電效應)，反之施加電壓，則產生機械應力(稱為逆壓電效應)。因壓電材料具有該獨特的性能，已被廣泛應用于醫學成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達等領域。

壓電材料分為有機壓電材料和無機壓電材料。有機壓電材料材質柔韌，密度低，但壓電性能和熱穩定性較差。無機壓電材料分為壓電晶體和壓電陶瓷，壓電晶體一般是指壓電單晶體，即按晶體空間點陣長程有序生長而成的晶體；壓電陶瓷則泛指壓電多晶體，即用必要成份的原料進行混合、成型、高溫燒結，由粉粒之間的固相反應和燒結過程而獲得的微細晶粒無規則集合而成的多晶體。相比較而言，壓電單晶壓電性弱，介電常數很低，受切型限制存在尺寸局限，但穩定性很高，機械品質因子高。壓電陶瓷壓電性強、介電常數高、可以加工成任意形狀，但機械品質因子較低、電損耗較大、穩定性差。在壓電陶瓷中，鉍層狀結構壓電陶瓷，具有高居里溫度、高機械品質因數以及較好的抗疲勞性能等優點，使其在高溫、高頻以及非易失性鐵電隨機存儲器等領域具有突出的綜合優勢。但是鉍層狀結構壓電陶瓷由于受本身結構特點的影響，其壓電性能無法得到進一步提升。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提供一種壓電陶瓷凝膠、壓電陶瓷-聚合物復合壓電裝置及其制備方法，在保證鉍層狀結構壓電陶瓷的機械性能和熱穩定行的基礎上，進一步提高鉍層狀結構壓電陶瓷的壓電性能。

本發明解決上述技術問題采取的技術方案如下。

本發明的壓電陶瓷凝膠，化學式為：(1-x)Bi₄Ti_3-y(Al_0.5Nb_0.5)_yO₁₂-xBa_0.8Ca_0.2TiO₃，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.35。

本發明的壓電陶瓷凝膠的制備方法，步驟如下：

步驟一、按化學計量比取乙醇鈮(Nb(OCH₂CH₃)₅)、醋酸鉍(Bi(CH₃COO)₃)、醋酸鋇(Ba(CH₃COO)₂)、醋酸鈣(Ca(CH₃COO)₂)、九水硝酸鋁(Al(NO₃)₃·9H₂O)和鈦酸四丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)；