[发明专利]一种织构化的（1-x-y）BNT-xBKT-yKNN陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无铅压电材料领域，具体涉及一种织构化的(1-x-y)BNT-xBKT-yKNN陶瓷材料及其制备方法。 

背景技术

压电陶瓷作为传感器、制动器和变频器被广泛的应用于工业控制、环境监控、通讯、信息系统及医疗器械等领域。目前广泛应用的压电材料主要是具有钙钛矿结构的PZT(PbZrO₃-PbTiO₃)和PT(PbTiO₃)材料。 

随着人们对环境保护意识的日益提高，很多国家和地区对电子器件的含铅量控制愈发严格，并且已经提出了无铅化的日程表，这就需要开发能替代PZT(PbZrO₃-PbTiO₃)和PT(PbTiO₃)的无铅压电陶瓷材料。目前，无铅压电材料体系主要包括KNN(K_0.5Na_0.5NbO₃)，BNT(Bi_0.5Na_0.5TiO₃)，BT(BaTiO₃)以及高温铋层状陶瓷材料体系。Jaffe等人发现Pb(Zr，Ti)O₃(PZT)陶瓷在一个狭窄的成分区表现出优异的电学性能，这个区域是四方相区与菱方相区的分界线，而被命名为准同型相界(MPB)。将这个概念引入无铅压电领域，由此发现了一系列的具有高压电性能的复合陶瓷材料，例如Shan-Tao Zhang等通过组分研究，发现(1-x-y)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-xBaTiO₃-yK_0.5Na_0.5NbO₃复合陶瓷材料的电致应变在x＝0.06，y＝0.02处取得最大值0.45％，相应的动态压电系数为560PC/N，并且通过X射线衍射图谱证明了该处即为MPB区域。[Shan-Tao Zhang，Alain Brice Kounga，and Emil Aulbach.Giant strain in lead-free piezoceramics Bi_0.5Na_0.5TiO₃-BaTiO₃-K_0.5Na_0.5NbO₃System.APPLIED PHYSICS LETTERS91，112906(2007)]。Klaus T.P.Seifert等通过对(1-x-y)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-xBi_0.5K_0.5TiO₃-yK_0.5Na_0.5NbO₃体系的研究，发现该体系的MPB区位于x＝0.20，y＝0.01处，并且该材料体系在此处具有较高的电致应变和动态压电系数，分别为0.48％(kV/cm)和600PC/N。[Klaus T.P.Seifert，Wook Jo，w and Jurgen Rodel.Temperature-Insensitive Large Strain of(Bi_1/2Na_1/2)TiO₃-(Bi_1/2K_1/2)TiO₃-(K_0.5Na_0.5)NbO₃Lead-Free Piezoceramics.J.Am.Ceram.Soc.，93[5]1392-1396(2010)]。目前，对(1-x-y) BNT-xBKT-yKNN体系的研究基本上停留在组分的优化上，尚没有从结构方面进行改进的报道，该材料体系的压电性能没有得到根本性的提高。 

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，成本较低的织构化(1-x-y)BNT-xBKT-yKNN陶瓷材料及其制备方法，以克服现有技术中未织构(1-x-y)BNT-xBKT-yKNN陶瓷材料的不足，该织构化的(1-x-y)BNT-xBKT-yKNN陶瓷材料不仅具有300℃以上的居里温度，而且具有良好的压电性能。 

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：