[发明专利]压电陶瓷复合物

说明书

技术领域

本发明属于高温、高频无铅压电陶瓷材料领域，特别是涉及一类高温压电性能较好的压电陶瓷复合物。

背景技术

自从Jaffe于1958年发现PZT压电陶瓷的高压电性能以来，PZT材料就成为一种广泛使用的压电铁电材料，但PZT材料的主要缺点是在制备和废物处理过程中，由于铅的存在，造成环境污染(Taro Asai，Emerson R.Camargo，Masato Kakihana，Minoru Osada，A novelAqueous solution route to the low-temperature synthesis of SrBi₂Nb₂O₉ by use of water-solubleBi and Nb complexes[J].J.Alloys Compd.2000，309：113-117.)。正是由于这个原因，现在越来越迫切需要发展无铅压电陶瓷来代替含铅压电陶瓷，从而解决环境污染问题。另外，PZT材料的居里温度相对较低(<500℃)，不能满足诸如炼钢等行业需在高温下应用的要求，因此需研究、开发在较高温度下应用的无铅压电陶瓷。

文献报道了许多居里温度超过500℃的铋层状结构的压电陶瓷(P.Ferrer，M.Alguer＇o，J.E.Iglesias，A.Castro，Processing and dielectric properties of Bi₄Sr_n-3Ti_nO_3n+3(n＝3，4 and 5)ceramics obtained from mechanochemically activated precursors[J].Journal of the EuropeanCeramic Society，2007，27：3641-3645.)，是一类最好的高温压电材料。但是这类压电陶瓷在较高温度下，其压电活性退化较大，难以在400℃以上应用。

铋层状铁电陶瓷(BLSFs)的晶体结构是Bi₂O₂²⁺层和包含有BO₆八面体伪钙钛矿层相互交叠而成，它的通式为：(Bi₂O₂)²⁺(A_m-1B_mO_3m+1)。在这个式子中，A代表一价、二价或三价离子，B代表四价、五价或六价离子，m是伪钙钛矿结构BO₆八面体的层数(m＝1，2，3，4，5)(H.Irie，M.Miyayama，T.Kudo，Structure dependence of ferroelectric properties of bismuthlayer-structured ferroelectric single crystals[J].J.Appl.Phys.2001，90：4089-4094)。Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈(SBT)和Ca₂Bi₄Ti₅O₁₈(CBT)是典型的m＝5的铋层状结构无铅压电陶瓷材料。SBT具有较好的压电活性，压电常数d₃₃达到26pC/N，但是其居里温度相对较低，仅为267℃。CBT具有的居里温度，达到775℃，但是其压电活性较低，压电常数d₃₃只有8.83pC/N，而且该材料的矫顽场较高，难以极化。(C.Moure，V.Gil，J.Tartaj，P.Dur＇an，Crystallinestructure，dielectric and piezoelectric properties of bismuth-layer Ca_xBi₄Ti_3+xO_12+3x(x＝1，2)compounds[J].Journal of the European Ceramic Society，2005，25：2447-2451)。这两类材料都难以在高温下应用。

国内外都投入了大量的人力与物力开展高温压电陶瓷的研究与开发，并取得了进步。但能够实际应用的仍然很少，因此发展新的高温无铅压电陶瓷势在必行。

发明内容