一种具有高压电系数的压电陶瓷材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有高压电系数的压电陶瓷材料及其制备方法和应用，该压电陶瓷材料的化学组成为xPb(Nb<subgt;2/3</subgt;Ni<subgt;1/3</subgt;)O<subgt;3</subgt;‑yPb(Sc<subgt;1/2</subgt;Ta<subgt;1/2</subgt;)O<subgt;3</subgt;‑(1‑x‑y)PbTiO<subgt;3</subgt;(PNN‑PST‑PT)，0.2≤x≤0.5，0.332≤y≤0.405。该压电陶瓷材料通过固态反应法制备，主要步骤包括：原料的称量、球磨、煅烧、造粒、成型、排胶以及烧结过程。本发明专利技术制备的PNN‑PST‑PT压电陶瓷具有优异的压电性能，并且改善了含Sc和Ta元素烧结温度高的问题。因此，本发明专利技术的PNN‑PST‑PT压电陶瓷是一种非常有前途的新型高性能压电材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压电陶瓷制备，具体涉及一种具有高压电系数的压电陶瓷材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、作为一种用途广泛的功能材料，压电陶瓷可以实现电能与机械能的转换。其中，钙钛矿型弛豫铁电体具有最优异的压电性能，在高精度机电器件中展现出巨大的应用潜力。例如，sm掺杂pmn-pt弛豫体系在陶瓷和单晶中都实现了创纪录的高压电系数(d33)。然而，大多数未经改性的三元和多元系统的压电性能(例如低于700pc/n)仍然较差。

2、优异的压电性通常由压电体的固有晶体结构决定。目前，获得高性能压电陶瓷广泛认可的方法是构建准同型相界(mpb)。然而，对于进一步提高压电性需要实现更平滑的能量分布，该方法表现出一定的局限性。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于通过组分设计结合mpb构建一种新型的具有高压电系数的压电陶瓷材料，同时公开其制备方法和应用，本专利技术为提高压电陶瓷材料的压电性能提供一种新的实现途径。

2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有高压电系数的压电陶瓷材料，其特征在于，该压电陶瓷材料为PNN-PST-PT三元压电陶瓷，其化学组成为xPb(Nb2/3Ni1/3)O3-yPb(Sc1/2Ta1/2)O3-(1-x-y)PbTiO3，其中，0.2≤x≤0.5，0.332≤y≤0.405。

2.根据权利要求1所述的具有高压电系数的压电陶瓷材料，其特征在于，该压电陶瓷材料的压电系数为390～1028pC/N，平面机电耦合系数为0.43～0.71，居里温度为96～168℃，室温介电常数为2956～6663，剩余极化强度为16～31μC/cm2，矫顽场为0.29～0.52kV/mm。</p>

3.一种...

【技术特征摘要】

1.一种具有高压电系数的压电陶瓷材料，其特征在于，该压电陶瓷材料为pnn-pst-pt三元压电陶瓷，其化学组成为xpb(nb2/3ni1/3)o3-ypb(sc1/2ta1/2)o3-(1-x-y)pbtio3，其中，0.2≤x≤0.5，0.332≤y≤0.405。

2.根据权利要求1所述的具有高压电系数的压电陶瓷材料，其特征在于，该压电陶瓷材料的压电系数为390～1028pc/n，平面机电耦合系数为0.43～0.71，居里温度为96～168℃，室温介电常数为2956～6663，剩余极化强度为16～31μc/cm2，矫顽场为0.29～0.52kv/mm。

3.一种具有高压电系数的压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的具有高压电系数的压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所用前驱体sctao4的制备方法如下：按照sctao4称取原料sc2o3和ta2o5，球磨均匀、干燥、研磨，然后在1300～1400℃下煅烧处理2～4小时，获得sctao4前驱体；

5.根据权利要求3所述的具有高压电系数的压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王领航，李鹏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：