[发明专利]一种铋层状结构钛钽酸铋高温压电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本公开涉及一种铋层状结构钛钽酸铋高温压电陶瓷材料及其制备方法，属于高温压电陶瓷材料技术领域，高温压电陶瓷材料的通式为Bi_3‑xCe_xTiTaO₉，其中0＜x≤0.20。制备方法为：以Bi₂O₃粉体、TiO₂粉体、Ta₂O₅粉体和CeO₂粉体为原料经过预球磨、烘干、烧结、二次球磨、制备陶瓷坯片、排塑、烧结得到高温压电陶瓷材料，得到的坯片进行抛光，抛光后通过烧银处理方法使坯片的上下表面被上银电极，烧银处理后对坯片进行极化处理得到铋层状结构Bi₃TiTaO₉高温压电陶瓷。具有12‑16pC/N的压电常数d₃₃。

技术领域

本公开属于高温压电陶瓷材料技术领域，具体涉及一种铋层状结构钛钽酸铋高温压电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

压电陶瓷作为传感器、制动器和变频器广泛应用于工业控制、环境监控、通讯、信息系统及医疗器械等领域。在压电陶瓷领域中，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)材料。

然而，PZT(PbZrO₃-PbTiO₃)材料是含铅陶瓷，其中氧化铅(或四氧化三铅)约占原料总质量的70％左右。含铅压电铁电陶瓷在加工、烧结过程和使用过程中，都会给环境和人类带来危害。因此，开发无铅基的环境协调性压电陶瓷材料是一项紧迫而具有重要科学意义的课题。

目前，国内外研究的无铅压电陶瓷体系主要有：钛酸钡系、钛酸铋钠系、碱金属铌酸盐系、铋层状结构、钨青铜结构无铅压电陶瓷。其中，铋层状结构无铅压电陶瓷材料作为一种铁电材料，具有光电效应、非线性光学效应、反常光生伏特效应、光折变效应等特点，同时还有高的居里温度，极化强度较高，良好的抗疲劳特性以及漏电流小等优点而受到研究者的重视。但是铋层状结构无铅压电陶瓷的压电性能还不太理想。

公开内容

针对上述现有技术中存在的问题，本公开的一个目的是提供一种铋层状结构钛钽酸铋高温压电陶瓷材料。

为了解决以上技术问题，本公开的技术方案为：

一种铋层状结构钛钽酸铋高温压电陶瓷材料，高温压电陶瓷材料的通式为Bi_3-xCe_xTiTaO₉，其中0＜x≤0.20。

通式中，下标数字代表元素的摩尔比。

在一些实施例中，x＝0.02、0.05、0.1。

所述铋层状结构钛钽酸铋高温压电陶瓷材料具有12-16pC/N的压电常数d₃₃。居里温度为870-885℃，Q_m为8200-12500，Q_m反映压电材料的机械损耗能力，Q_m越大机械损耗越小，说明本公开制得的钛钽酸铋高温压电陶瓷材料的各方面性能都较好具有较好额应用性。

本公开的有益效果：

本公开的铋层状结构钛钽酸铋高温压电陶瓷材料，在不降低其居里温度的同时，提高了其压电性能，是一种新型的、环境友好型的压电陶瓷材料。而且制备方法工艺简单，操作方便，适于大规模工业生产。

附图说明