[发明专利]一种锆钛酸镧铅基压电陶瓷及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种锆钛酸镧铅基压电陶瓷及其制备方法与应用。所述锆钛酸镧铅基压电陶瓷的组成为：Pb_1‑xLa_x(Zr_yTi_1‑y)_1‑x/4O₃+a Pb(Yb_0.5Nb_0.5)O₃+b N，其中，N为Sb₂O₅或Sb₂O₃，x＝0.055～0.070，y＝0.55～0.61，以Pb_1‑xLa_x(Zr_yTi_1‑y)_1‑x/4O₃总重为百分比，a为0.8～1.2％，b为0.8～1.2％。以Pb₃O₄、La₂O₃、ZrO₂、TiO₂、Yb₂O₃、Nb₂O₅以及Sb₂O₅或Sb₂O₃为原料；球磨混合均匀后煅烧；然后进行二次球磨，造粒压制成坯体；经排胶烧结后得到锆钛酸镧铅基压电陶瓷。

技术领域

本发明属于压电陶瓷材料技术领域，具体涉及一种锆钛酸镧铅基压电陶瓷及其制备方法与应用。

背景技术

压电材料是能将机械能和电能相互转换的功能材料。随着科学的进步，电子整机的不断小型化，驱动电压的不断降低，使得人们对压电材料性能的要求越来越高。比如：在同样的力(或电场)作用下要获得较大的电信号(或应变)，需要提高压电电荷系数d₃₃。这类具有较大压电常数的压电材料在电声器件、传感器、制动器和医用超声成像换能器等方面都有广泛的应用需求。

压电性与结构和相不稳定性形成平滑自由能曲线密切相关，因而提高压电性可以通过软性添加改性、寻找准同型相界、引入弛豫结构等方法实现。目前高压电电荷系数铁电陶瓷的研究主要集中于具有钙钛矿结构铅基弛豫铁电体。钙钛矿结构驰豫铁电体可以分成两类：B位驰豫铁电体和A位驰豫铁电体。目前广泛研究的是B位驰豫铁电体，如铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)和铌锌酸铅-钛酸铅(PZT-PT)，最大压电电荷系数d₃₃可达1500pC/N。然而，A位驰豫铁电体的压电电荷系数d₃₃却不高，如锆钛酸镧铅(PLZT)最大的报道值不超过500pC/N。近年来，本课题组对PLZT进行了研究(Temperature dependence of the ferroelectricproperties of PLZT 6/58/42ceramics with Sb₂O₅ addition,Ferroelectrics,488:1-5,2015；High piezoelectricity of PLZT ceramics with strong frequency dielectricdispersion below depolarization temperature,Journal of Alloys and Compounds,727:925-930,2017)，通过引入Sb₂O₅或Sb₂O₃使压电电荷系数d₃₃达到821pC/N，但相比PMN-PT基压电陶瓷d₃₃还是较低。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种锆钛酸镧铅基压电陶瓷，该压电陶瓷进一步提升了PLZT基压电陶瓷的压电电荷系数。

本发明的另一目的在于提供上述一种锆钛酸镧铅基压电陶瓷的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述锆钛酸镧铅基压电陶瓷的应用。