一种新型压电材料及其制备方法技术

技术编号:17708128 阅读:89 留言:0更新日期:2018-04-14 20:08
本发明专利技术公开了一种新型压电材料的制备方法,按式中化学计量比称取柠檬酸钾、硫酸氧钒水合物和氢氧化铯一水合物混合,边搅拌边升温,以速率1‑3℃/min升温至100‑110℃,保温反应30‑40min,随后冷却得液A;按式中化学计量比称取氧化镍、五氯化钼、一氧化铌,向其中加入乙醇溶液,固液比为2‑5:10;在温度80‑100℃搅拌回流1‑2h,得液B;液A和液B混合,加热至110‑120℃,边搅拌边加入频哪酮,所述频哪酮为液A/液B混合物质量的5‑10%,持续反应1‑3h;将上述所得产物于经干燥、研磨、退火后即可得到所述新型压电材料。

【技术实现步骤摘要】
一种新型压电材料及其制备方法
本专利技术属于电子材料领域,特别涉及一种新型压电材料及其制备方法。
技术介绍
压电效应的原理是,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。在现实生活中,压电材料具有机械能与电能之间转换和逆转换的功能。压电材料发电具有持久、清洁、免维护的特点,其具有超高的能量密度,其峰值能量密度可达100-10000Kw/Kg,而传统的电磁感应发电机存在能量密度低、耗能大、能量转化效率低、可靠性不高、难于维护等缺点。压电材料是指具有压电效应的材料,其主要的特性是电致伸缩现象,也就是这种材料会因为电流的变化而产生形变。压电材料因为这一特性而成为重要的功能材料,并广泛应用于换能器、压电变压器、滤波器等领域,因此关于压电陶瓷的研究一直是个热点。但是目前应用最广泛、技术最成熟的是含铅的Pb(Zr,Ti)O3(简写为PZT)基多晶材料,但PZT这种材料在使用和制备过程中,由于成分中铅的易挥发性,由此引起铅污染的严峻问题,从而不可避免地会给环境和人类健康带来严重的危害。从环保的角度考虑,应逐步限制该种材料的使用,并最终淘汰该种铁电材料的使用,为此迫切需要开发无铅的铁电材料。2001年欧洲议会通过了关于“电器和电子设备中限制有害物质”的法令,并定于2006年实施,其中铅就被明确列为有害物质;随后日本也宣布将在2010~2015年间实验陶瓷的无铅化;我国也已经加入了“禁铅令”的行列。因此关于无铅压电材料的研究和开发应用迫在眉睫。
技术实现思路
针对现有技术中含铅型污染环境,无铅化则存在机械品质因数较小、介电损耗大、烧结性能较差等缺陷,本专利技术的目的是提供一种新型压电材料及其制备方法,提高无铅压电材料的综合性能,以避免有铅压电材料过多使用对环境的污染。本专利技术的技术方案如下:一种新型压电材料,其化学组成为(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3,其中,0.05≤x≤0.15,0.1≤y≤0.3。优选的,所述x和y值满足如下关系式,0.08≤x≤0.10,0.15≤y≤0.25。一种新型压电材料的制备方法,包括如下步骤:S1:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取柠檬酸钾、硫酸氧钒水合物和氢氧化铯一水合物混合,边搅拌边升温,以速率1-3℃/min升温至100-110℃,保温反应30-40min,随后冷却得液A;S2:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取氧化镍、五氯化钼、一氧化铌,向其中加入乙醇溶液,固液比为2-5:10;在温度80-100℃搅拌回流1-2h,得液B;S3:将步骤S1中所述液A和步骤S2中所述液B混合,加热至110-120℃,边搅拌边加入频哪酮,所述频哪酮为液A/液B混合物质量的5-10%,持续反应1-3h;S4:将步骤S3中所得产物于经干燥、研磨、退火后即可得到所述新型压电材料。优选的,步骤S1中以速率2℃/min升温至105℃,保温反应35min。优选的,步骤S2中所述固液比为3:10,在温度85℃下搅拌回流1.5h。优选的,步骤S3中加热至116℃,所述频哪酮为液A/液B混合物质量的8%,持续反应2.5h。优选的,步骤S4中干燥温度120℃、干燥时间48h,退火温度500℃、退火时间1h。本专利技术与现有技术相比,其有益效果为:本专利技术所述一种新型压电材料的制备方法,以柠檬酸钾、硫酸氧钒水合物和氢氧化铯一水合物制备得到液A,以氧化镍、五氯化钼、一氧化铌、乙醇溶液制备得到液B,之后在频哪酮的作用下,能够降低退火温度,节约能量。该方法制备得到的新型压电材料无铅环保,且压电常数高。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1S1:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取柠檬酸钾、硫酸氧钒水合物和氢氧化铯一水合物混合,其中,x=0.05,边搅拌边升温,以速率1℃/min升温至100℃,保温反应40min,随后冷却得液A;S2:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取氧化镍、五氯化钼、一氧化铌,其中,y=0.1,向其中加入乙醇溶液,固液比为2:10;在温度80℃搅拌回流1h,得液B;S3:将步骤S1中所述液A和步骤S2中所述液B混合,加热至110℃,边搅拌边加入频哪酮,所述频哪酮为液A/液B混合物质量的5%,持续反应3h;S4:将步骤S3中所得产物于120℃干燥48h、研磨、于500℃退火1h后即可得到所述新型压电材料。经检测,测量其压电常数为355pC/N,介电损耗为1.25。实施例2S1:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取柠檬酸钾、硫酸氧钒水合物和氢氧化铯一水合物混合,其中,x=0.15,边搅拌边升温,以速率3℃/min升温至110℃,保温反应30min,随后冷却得液A;S2:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取氧化镍、五氯化钼、一氧化铌,其中,y=0.3,向其中加入乙醇溶液,固液比为5:10;在温度100℃搅拌回流2h,得液B;S3:将步骤S1中所述液A和步骤S2中所述液B混合,加热至120℃,边搅拌边加入频哪酮,所述频哪酮为液A/液B混合物质量的10%,持续反应1h;S4:将步骤S3中所得产物于120℃干燥48h、研磨、于500℃退火1h后即可得到所述新型压电材料。经检测,测量其压电常数为352pC/N,介电损耗为1.3。实施例3S1:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取柠檬酸钾、硫酸氧钒水合物和氢氧化铯一水合物混合,其中,x=0.08,边搅拌边升温,以速率2℃/min升温至105℃,保温反应35min,随后冷却得液A;S2:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取氧化镍、五氯化钼、一氧化铌,其中,y=0.15,向其中加入乙醇溶液,固液比为3:10;在温度85℃搅拌回流2h,得液B;S3:将步骤S1中所述液A和步骤S2中所述液B混合,加热至112℃,边搅拌边加入频哪酮,所述频哪酮为液A/液B混合物质量的6%,持续反应2h;S4:将步骤S3中所得产物于120℃干燥48h、研磨、于500℃退火1h后即可得到所述新型压电材料。经检测,测量其压电常数为358pC/N,介电损耗为1.1。实施例4S1:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取柠檬酸钾、硫酸氧钒水合物和氢氧化铯一水合物混合,其中,x=0.10,边搅拌边升温,以速率3℃/min升温至108℃,保温反应40min,随后冷却得液A;S2:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取氧化镍、五氯化钼、一氧化铌,其中,y=0.25,向其中加入乙醇溶液,固液比为4:10;在温度95℃搅拌回流1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型压电材料,其特征在于,其化学组成为(K0.2xV0.2‑xCs0.5)(NiyMo0.4‑yNb0.2y)O3,其中,0.05≤x≤0.15,0.1≤y≤0.3。

【技术特征摘要】
1.一种新型压电材料,其特征在于,其化学组成为(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3,其中,0.05≤x≤0.15,0.1≤y≤0.3。2.根据权利要求1所述的一种新型压电材料,其特征在于,所述x和y值满足如下关系式,0.08≤x≤0.10,0.15≤y≤0.25。3.一种新型压电材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取柠檬酸钾、硫酸氧钒水合物和氢氧化铯一水合物混合,边搅拌边升温,以速率1-3℃/min升温至100-110℃,保温反应30-40min,随后冷却得液A;S2:按(K0.2xV0.2-xCs0.5)(NiyMo0.4-yNb0.2y)O3中化学计量比称取氧化镍、五氯化钼、一氧化铌,向其中加入乙醇溶液,固液比为2-5:10;在温度80-100℃...

【专利技术属性】
技术研发人员:邹黎清
申请(专利权)人:苏州科茂电子材料科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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