[发明专利]一种压电陶瓷凝胶、压电陶瓷-聚合物复合压电装置及其制备方法

说明书

本发明涉及一种压电陶瓷凝胶、压电陶瓷‑聚合物复合压电装置及其制备方法，属于压电陶瓷技术领域。解决了现有技术中铋层状结构压电陶瓷由于受本身结构特点的影响，压电性能无法得到进一步提升的问题。本发明的复合压电装置，包括从内至外依次包覆的内电极、压电陶瓷薄膜、聚合物柔性介电层和外电极，以及一端与内电极固定连接的第一导线和一端与外电极固定连接的第二导线，压电陶瓷薄膜的材料的化学式为：(1‑x)Bisubgt;4/subgt;Tisubgt;3‑y/subgt;(Alsubgt;0.5/subgt;Nbsubgt;0.5/subgt;)subgt;y/subgt;Osubgt;12/subgt;‑xBasubgt;0.8/subgt;Casubgt;0.2/subgt;TiOsubgt;3/subgt;，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.35。该复合压电装置原料成本低，机械柔性好，热稳定性好，且具有良好的电输出能力。

技术领域

本发明属于压电陶瓷技术领域，具体涉及一种压电陶瓷凝胶、压电陶瓷-聚合物复合压电装置及其制备方法。

背景技术

压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。压电材料具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。即如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差(称之为正压电效应)，反之施加电压，则产生机械应力(称为逆压电效应)。因压电材料具有该独特的性能，已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等领域。

压电材料分为有机压电材料和无机压电材料。有机压电材料材质柔韧，密度低，但压电性能和热稳定性较差。无机压电材料分为压电晶体和压电陶瓷，压电晶体一般是指压电单晶体，即按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体；压电陶瓷则泛指压电多晶体，即用必要成份的原料进行混合、成型、高温烧结，由粉粒之间的固相反应和烧结过程而获得的微细晶粒无规则集合而成的多晶体。相比较而言，压电单晶压电性弱，介电常数很低，受切型限制存在尺寸局限，但稳定性很高，机械品质因子高。压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状，但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差。在压电陶瓷中，铋层状结构压电陶瓷，具有高居里温度、高机械品质因数以及较好的抗疲劳性能等优点，使其在高温、高频以及非易失性铁电随机存储器等领域具有突出的综合优势。但是铋层状结构压电陶瓷由于受本身结构特点的影响，其压电性能无法得到进一步提升。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种压电陶瓷凝胶、压电陶瓷-聚合物复合压电装置及其制备方法，在保证铋层状结构压电陶瓷的机械性能和热稳定行的基础上，进一步提高铋层状结构压电陶瓷的压电性能。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明的压电陶瓷凝胶，化学式为：(1-x)Bi₄Ti_3-y(Al_0.5Nb_0.5)_yO₁₂-xBa_0.8Ca_0.2TiO₃，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.35。

本发明的压电陶瓷凝胶的制备方法，步骤如下：

步骤一、按化学计量比取乙醇铌(Nb(OCH₂CH₃)₅)、醋酸铋(Bi(CH₃COO)₃)、醋酸钡(Ba(CH₃COO)₂)、醋酸钙(Ca(CH₃COO)₂)、九水硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)和钛酸四丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)；