[发明专利]一种复合体系高压电、低损耗的压电陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合体系高压电、低损耗的压电陶瓷及其制备方法，它涉及压电陶瓷技术领域，在锆钛酸铅体系中引入具有钙钛矿结构锆镍酸铋Bi(Ni_1/2Zr_1/2)O₃和铌锌酸铅Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃与锆钛酸铅形成复合体系的钙钛矿结构的固溶体；其配方分子式为：xBi(Zr_1/2Ni_1/2)O₃‑(0.1‑x)Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃‑0.9Pb(Zr_0.51Ti_0.49)O₃+y％CeO₂。采用上述技术方案后，本发明能够降低介电损耗、具有优异的压电常数，压电性能优异，在低噪音要求领域具有高实用价值。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷技术领域，具体涉及一种复合体系高压电、低损耗的压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷是实现机械能与电能相互耦合和转化(换能)的一类功能性材料。在先进制造、电子信息、能源探测和国防等领域有着非常广泛的应用，比如，压电驱动器、超声马达、深井下声波探测、换能器和振动传感器等，压电陶瓷材料是整个系统的敏感元件和核心部件。因此，压电陶瓷材料的性能参数，特别是材料的压电性能和介电损耗，直接决定了系统性能的优劣。更高的压电常数，一般意味着系统或器件的主要功能更为优异；而低的介电损耗，意味着器件或系统在长期工作的性能稳定性。陶瓷作为传感器应用，高压电性能意味着传感器具有高灵敏度，低的介电损耗意味着具有更低的噪音信号，因此传感器具有更高的灵敏度。

目前压电材料中应用最广泛的是锆钛酸铅基(PZT)压电陶瓷，分为软性PZT压电陶瓷和硬性PZT压电陶瓷两大类。软性PZT压电陶瓷虽然具有较高的压电常数，但是其损耗也较大；硬性PZT压电陶瓷虽然损耗很低，但是其压电常数也较低。因此，传统的PZT压电陶瓷材料不能满足许多低噪音要求下的应用需要。

有鉴于此，本发明针对上述压电陶瓷未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本发明。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种能够降低介电损耗、具有优异的压电常数，在低噪音要求领域具有高实用价值的复合体系高压电、低损耗的压电陶瓷及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：

一种复合体系高压电、低损耗的压电陶瓷，在锆钛酸铅体系中引入具有钙钛矿结构锆镍酸铋Bi(Ni_1/2Zr_1/2)O₃和铌锌酸铅Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃与锆钛酸铅形成复合体系的钙钛矿结构的固溶体；

其配方分子式为：

xBi(Zr_1/2Ni_1/2)O₃-(0.1-x)Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-0.9Pb(Zr_0.51Ti_0.49)O₃+y％CeO₂

x＝0.01～0.05，y＝0～0.3。

本发明的另一目的在于提供一种复合体系高压电性能、低损耗的压电陶瓷的制备方法，其包括以下步骤：