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一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料及其制备方法技术

技术编号:41517897 阅读:27 留言:0更新日期:2024-05-30 14:54
本发明专利技术涉及一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料及其制备方法,所述铁酸铋基压电陶瓷的化学式为xBiFe<subgt;1‑y</subgt;Zn<subgt;y</subgt;O<subgt;3</subgt;(1‑x)BaTiO<subgt;3</subgt;+1 mol%MnO<subgt;2</subgt;,其中0.66≤x≤0.69,0<y≤0.01。与现有技术相比,该材料压电性能好(x=0.67,y=0.005时,d<subgt;33</subgt;=190‑210 pC/N)、居里温度高(485℃),电绝缘性较好,缺陷离子浓度较低(电流密度数量级低至10<supgt;‑7</supgt; A/cm<supgt;2</supgt;,Fe<supgt;3+</supgt;/Fe<supgt;2+</supgt;为1.747),压电性能温度稳定性优异,在25‑430℃内变化小于15%,退极化温度约为430℃,兼具高压电性能和优异的温度稳定性,在高温压电领域有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能陶瓷领域,涉及一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料及其制备方法


技术介绍

1、压电陶瓷是一种能够实现机械能和电能互相转换的电子功能材料,在工业领域有着广泛的应用。目前主流工业界使用的pzt基压电陶瓷(锆钛酸铅压电陶瓷)含有铅元素,对人类健康和环境构成了严重威胁,因此铅基电子产品的使用受到严格限制。同时,现代工业的发展使得材料在高温环境下工作的情况越来越高。能源勘探和汽车工业等领域,要求压电陶瓷在极端温度条件下也能保持压电性能。当压电陶瓷作为传感器部件时,为了更有效的传输发动机的运动状态,也必须尽可能的靠近发动机周围的高温环境。这对压电陶瓷的高温稳定性提出了很高的要求。

2、目前商业化使用的高压电陶瓷主要有pzt基压电陶瓷和bs-pt基压电陶瓷(bisco3-pbtio3压电陶瓷)等铅基陶瓷。铅基陶瓷在具有优异的压电性能的同时,还具有较高的居里温度特性。pzt基压电陶瓷的压电常数可以在保持450 ℃的居里温度下高达460 pc/n。但缺点是,pzt基压电陶瓷具有较低的退极化温度,其操作温度一般在居里温度的1/2本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料,其特征在于,所述铁酸铋基压电陶瓷的化学式为xBiFe1-yZnyO3(1-x)BaTiO3+1 mol%MnO2,其中0.66≤x≤0.69,0<y≤0.01;

2.根据权利要求1所述的一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料,其特征在于,所述x=0.67,y=0.005时,所述异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料的压电系数为190-210 pC/N,居里温度为485 ℃,压电性能具有优异的温度稳定性,在25-430 ℃的温度范围内保持稳定,变化幅度小于15%,退极化温度Td达到430 ℃。...

【技术特征摘要】

1.一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料,其特征在于,所述铁酸铋基压电陶瓷的化学式为xbife1-yznyo3(1-x)batio3+1 mol%mno2,其中0.66≤x≤0.69,0<y≤0.01;

2.根据权利要求1所述的一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料,其特征在于,所述x=0.67,y=0.005时,所述异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料的压电系数为190-210 pc/n,居里温度为485 ℃,压电性能具有优异的温度稳定性,在25-430 ℃的温度范围内保持稳定,变化幅度小于15%,退极化温度td达到430 ℃。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料的制备方法,其特征在于,该方法采用以下步骤:

4.根据权利要求3所述的一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述煅烧的条件为600 ℃保温2h;步骤(4)中,所述煅烧的条件为800 ℃保温2h。

5.根据权利要求3所述的一种异价离子掺杂的高压电性能无铅铁酸铋基压电陶瓷材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员:贾吉昊沈波李艳霞翟继卫
申请(专利权)人:同济大学
类型:发明
国别省市:

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