[发明专利]一种铌酸钠钾-铌酸锂压电晶体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种KNN‑LN压电晶体及其制备方法，其中，制备方法中包括：S1按照预设摩尔比称取Na₂CO₃、K₂CO₃、Nb₂O₅、Li₂CO₃、Ho₂O₃和Tm₂O₃；S2往称取的原料中加入无水乙醇进行球磨，并将研磨后的浆料干燥；S3将干燥后的料粉置于高温箱式炉中预烧；S4往预烧完成的粉末中加入聚乙烯醇的水溶液进行研磨并过筛，得到粉末；S5将制备得到的粉末置于模具中加压制成压片，并将压片放入高温炉中烧结，冷却后取出，制备得到KNN‑LN压电晶体。大大提升了压电性能。其制备得到的KNN‑LN压电晶体，各项电性能都优于对应的压电晶体，且能实现无铅化发展。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷技术领域，尤其涉及一种铌酸钠钾-铌酸锂（KNN-LN）压电晶体及其制备方法。

背景技术

近半个多世纪以来，锆钛酸铅（PZT）压电晶体因其性能优异的特点一直垄断着压电陶瓷这个产业。然而，虽然PZT陶瓷拥有极高的电学性能，但其中所含的铅是一种有毒物质，进入人体后会损伤大脑和神经系统。若废弃后处理不当，会给生态环境带来巨大破坏，因此能够研究出一种可以替代PZT陶瓷的压电材料迫在眉睫。目前一种重要的无铅压电材料是铌酸钠钾(KNN)陶瓷材料，但是KNN陶瓷由于结晶程度不高，得到的压电常数不高，还不能真正地替代锆钛酸铅陶瓷。为了更好地结晶和降低烧结温度，铌酸钠钾可以掺加少量铌酸锂，形成铌酸钠钾-铌酸锂（KNN-LN）晶体，可以更好地结晶，从而提升压电性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种铌酸钠钾-铌酸锂（KNN-LN）压电晶体及其制备方法，大大提升了压电性能。

本发明提供的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种KNN-LN压电晶体，所述KNN-LN压电晶体的化学配方式为0.94K_0.45Na_0.55NbO₃-0.06LiNbO₃：0.005Ho/Tm。

在本技术方案中，对于0.94K_0.45Na_0.55NbO₃-0.06LiNbO₃压电晶体来说，当陶瓷颗粒转变为单晶后，压电系数相比于传统陶瓷有了明显提升，单晶的取向单一性取代了多晶陶瓷颗粒的取向随机分布性，在毫米尺度上对压电性能产生贡献。同时，在单晶的相结构中，通过合适的烧结温度及合适的掺量，使得单晶内产生准同型晶界，会产生更好的压电性能。

另一方面，本发明提供了一种KNN-LN压电晶体制备方法，用于制备如权利要求1所述的KNN-LN压电晶体，所述制备方法中包括：

S1 按照预设摩尔比称取Na₂CO₃、K₂CO₃、Nb₂O₅、Li₂CO₃、Ho₂O₃和Tm₂O₃；

S2 往称取的原料中加入无水乙醇进行球磨，并将研磨后的浆料干燥；

S3 将干燥后的料粉置于高温箱式炉中预烧；

S4 往预烧完成的粉末中加入聚乙烯醇的水溶液进行研磨并过筛，得到粉末；

S5 将制备得到的粉末置于模具中加压制成压片，并将压片放入高温炉中烧结，冷却后取出，制备得到KNN-LN压电晶体。