本发明专利技术提供压电材料，其不含铅和钾，具有令人满意的绝缘性能和压电性，并且具有高居里温度。该压电材料包括由下述通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物：通式(1)(NaxM1-y)(Zrz(Nb1-wTaw)y(Ti1-vSnv)(1-y-z))O3，其中M表示Ba、Sr和Ca的至少任一种，并且满足0.80≤x≤0.95、0.85≤y≤0.95、0<z≤0.03、0≤v<0.2、0≤w<0.2和0.05≤1-y-z≤0.15的关系。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电材料
本专利技术涉及压电材料，更具体地说，涉及不含铅的压电材料。本专利技术还涉及使用该压电材料的压电元件、多层压电元件、多层压电元件的制造方法、排液头、排液器件、超声波马达、光学器件、振动器件、除尘器件、成像器件和电子器件。
技术介绍
含有铅的锆酸钛酸铅是典型的压电材料，并且用于各种压电器件例如致动器、振荡器、传感器和滤光器。但是，已指出一旦将含有铅的压电器件废弃并暴露于酸雨时压电材料中的铅成分可能转移到土壤中以对生态系统产生不利的影响。因此，为了使压电器件不包含铅，积极地进行着有关不含铅的压电材料的研究和开发。目前，已广泛研究的典型的无铅压电材料是含有铌酸钾(KNbO3)的压电材料。但是，合成含有钾的压电材料时，由于原料粉末的吸湿性，因此难以以目标的摩尔比精确地对原料(例如，碳酸钾)粉末称重。此外，含有铌酸钾(KNbO3)的压电材料具有潮解，因此随着时间的经过，有时使含有铌酸钾的压电陶瓷的压电性降低。作为不含铅和钾的压电材料，NPL1报道了铌酸钠(NaNbO3)和钛酸钡(BaTiO3)的固溶体(以下称为“NN-BT”)，其为反铁电性。非专利文献1公开了以9:1的比例含有铌酸钠和钛酸钡的压电陶瓷的压电常数d33为147pC/N。PTL1提供具有高居里温度和令人满意的压电性的铌酸系压电陶瓷的制造方法。专利文献1公开了作为NN-BT的固溶体的铌酸系压电陶瓷以及钛酸锶(SrTiO3)具有14-126pm/V的压电常数d33。引用列表专利文献PTL1：日本专利申请公开No.2008-156172非专利文献NPL1：J.T.Zeng等，“JournaloftheAmericanCeramicSociety”，2006，第89卷，第2828-2832页
技术实现思路
技术问题常规技术具有下述问题：NN-BT的压电性能不足。为了解决上述问题而完成了本专利技术，目的在于提供压电材料，其不含铅和钾，具有比NN-BT大的相对介电常数和压电常数d33，并且具有令人满意的绝缘性能。本专利技术还提供使用该压电材料的压电元件、多层压电元件、多层压电元件的制造方法、排液头、排液器件、超声波马达、光学器件、振动器件、除尘器件、成像器件和电子器件。问题的解决方案为了解决上述问题，根据本专利技术的第一方面，提供压电材料，包括由下述通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物：通式(1)(NaxM1-y)(Zrz(Nb1-wTaw)y(Ti1-vSnv)(1-y-z))O3(其中M表示Ba、Sr和Ca的至少任一种，并且满足0.80≤x≤0.95、0.85≤y≤0.95、0<z≤0.03、0≤v<0.2、0≤w<0.2和0.05≤1-y-z≤0.15的关系)。根据本专利技术的第二方面，提供压电元件，至少包括：第一电极；压电材料；和第二电极，其中该压电材料包括本专利技术的压电材料。根据本专利技术的第三方面，提供多层压电元件，包括交替层叠的压电材料层和包括内部电极的电极层，其中该压电材料包括本专利技术的压电材料。根据本专利技术的第四方面，提供多层压电元件的制造方法，至少包括：通过使含有Na、Nb、Ti和Zr的金属化合物分散而得到浆料的步骤(A)；由该浆料得到压实体的步骤(B)；在该压实体上形成电极的步骤(C)；和通过将其中使该含有金属化合物的压实体和电极交替层叠的压实体烧结而得到多层压电元件的步骤(D)，在1,200℃以下的烧结温度下进行步骤(D)。根据本专利技术的第五方面，提供排液头，至少包括：包括振动单元的液室，该振动单元包括上述压电元件或上述多层压电元件；和与该液室连通的排出口。根据本专利技术的第六方面，提供排液器件，包括：记录介质的传送单元；和上述的排液头。根据本专利技术的第七方面，提供超声波马达，至少包括：包括上述的压电元件或上述的多层压电元件的振动体；和与该振动体接触的移动体。根据本专利技术的第八方面，提供光学器件，包括驱动单元，该驱动单元包括上述的超声波马达。根据本专利技术的第九方面，提供振动器件，包括振动体，该振动体包括上述的压电元件或上述的多层压电元件。根据本专利技术的第十方面，提供除尘器件，包括振动单元，该振动单元包括上述的振动器件。根据本专利技术的第十一方面，提供成像器件，至少包括：上述的除尘器件；和成像元件单元，其中将该除尘器件的振动部件和该成像元件单元的受光面侧依次设置在相同轴上。根据本专利技术的第十二方面，提供电子器件，包括压电声部件，该压电声部件包括上述的压电元件或上述的多层压电元件。本专利技术的有利效果根据本专利技术，能够提供压电材料，其不含铅和钾，具有令人满意的绝缘性能和压电性，并且具有高居里温度。本专利技术的压电材料不使用铅，因此对环境的影响较小。此外，本专利技术的压电材料不使用钾，因此烧结性能和耐湿性优异。由以下参照附图对例示实施方案的说明，本专利技术的进一步特征将变得清楚。附图说明图1是表示根据本专利技术的实施方案的压电元件的构成的示意图。图2A和2B是各自表示根据本专利技术的实施方案的多层压电元件的构成的截面示意图。图3A和3B是各自表示根据本专利技术的实施方案的排液头的构成的示意图。图4是表示根据本专利技术的实施方案的排液器件的示意图。图5是表示根据本专利技术的实施方案的排液器件的示意图。图6A和6B是各自表示根据本专利技术的实施方案的超声波马达的构成的示意图。图7A和7B是各自表示根据本专利技术的实施方案的光学器件的示意图。图8是表示根据本专利技术的实施方案的光学器件的示意图。图9A和9B是各自表示根据本专利技术的实施方案的将除尘器件用作振动器件的情形的示意图。图10A、10B和10C是各自表示本专利技术的除尘器件中的压电元件的构成的示意图。图11A和11B是各自表示本专利技术的除尘器件的振动原理的示意图。图12是表示根据本专利技术的实施方案的成像器件的示意图。图13是表示根据本专利技术的实施方案的成像器件的示意图。图14是表示根据本专利技术的实施方案的电子器件的示意图。图15表示本专利技术的比较例5以及实施例10和12-14的烧结体的极化-电场磁滞回线。具体实施方式以下对用于进行本专利技术的实施方案进行说明。本专利技术提供不含铅的压电材料，其基于NN-BT并且具有令人满意的压电性和绝缘性。应指出的是，利用其作为介电材料的性能，本专利技术的压电材料可用于各种应用例如电容器、存储器和传感器。本专利技术的压电材料包括由下述通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物：通式(1)(NaxM1-y)(Zrz(Nb1-wTaw)y(Ti1-vSnv)(1-y-z))O3(其中M表示Ba、Sr和Ca中的至少任一种，并且满足0.80≤x≤0.95、0.85≤y≤0.95、0<z≤0.03、0≤v<0.2、0≤w<0.2和0.05≤1-y-z≤0.15的关系)。本专利技术中，钙钛矿型金属氧化物是指具有钙钛矿型结构(有时称为“钙钛矿结构”)的金属氧化物，钙钛矿型结构是理想的立方结构，如IwanamiRikagakuJiten5thEdition(于1998年2月20日由IwanamiShoten出版)中所述。具有钙钛矿结构的金属氧化物通常由化学式：ABO3表示。钙钛矿型金属氧化物中，元素A和B以离子的形式分别占据称为A位点和B位点的晶胞中的特定位置。例如，立方晶胞的情况下，A位点元素占据立方体的角，B位点元素占据立方体的体心位置。氧(O)元素作为阴离子占据本文档来自技高网...
【技术保护点】
压电材料，包括由下述通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物：通式(1)(NaxM1‑y)(Zrz(Nb1‑wTaw)y(Ti1‑vSnv)(1‑y‑z))O3其中M表示Ba、Sr和Ca中的至少任一种，并且满足0.80≤x≤0.95、0.85≤y≤0.95、0<z≤0.03、0≤v<0.2、0≤w<0.2和0.05≤1‑y‑z≤0.15的关系。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.27 JP 2012-1866421.不含钾的压电材料，包括由下述通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物：通式(1)(NaxM1-y)(Zrz(Nb1-wTaw)y(Ti1-vSnv)(1-y-z))O3其中M表示Ba、Sr和Ca中的至少任一种，并且满足0.80≤x≤0.95、0.85≤y≤0.95、0<z≤0.03、0≤v<0.2、0≤w<0.2和0.05≤1-y-z≤0.15的关系，其中该压电材料在通式(1)中满足x<y的关系。2.根据权利要求1的压电材料，其中该压电材料在通式(1)中满足w＝0的关系。3.根据权利要求1或2的压电材料，其中该压电材料在通式(1)中满足v＝0的关系。4.根据权利要求1的压电材料，其中该钙钛矿型金属氧化物由下述通式(2)表示：通式(2)(NaxBa1-y-a-bCaaSrb)(ZrzNbyTi1-y-z)O3其中满足0.80≤x≤0.95、0.85≤y≤0.95、0<z≤0.03、0.05≤1-y-z≤0.15、0≤a≤0.1、0≤b≤0.1和0≤a+b≤0.15的关系。5.根据权利要求1或2的压电材料，还包括大于0mol％且2mol％以下的Cu，相对于1mol的钙钛矿型金属氧化物。6.压电元件，至少包括：第一电极；压电材料；和第二电极，其中该压电材料包括根据权利要求1的压电材料。7.多层压电元件，包括交替地层叠的压电材料层和包括内部电极的电极层，其中该压电材料包括根据权利要求1的压电材料。8.根据权利要求7的多层压电元件，其中该...
【专利技术属性】
技术研发人员：渡边隆之，村上俊介，上田未纪，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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