[发明专利]无铅无铋压电陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及压电陶瓷材料，具体是无铅无铋压电陶瓷。

背景技术

压电材料是一类具有机械能与电能互相转化的重要功能材料，这种材料除了在日常生活用品、家用电器和工业产品如电视、电脑、汽车、手机、打火机、煤气灶中等被广泛使用外，在信息检测、转换、处理与存储等技术领域也起着非常重要的作用，特别是在航天、生物、信息与激光等高新科技领域得到广泛应用，已经成为现代智能材料领域的重要一员。目前常见的压电材料主要有：（1）无机压电材料，分为压电陶瓷和压电晶体；（2）有机压电材料，又称压电聚合物；（3）复合压电材料，这类材料是在有机聚合物基底材料中嵌入杆状、棒状、片状或粉末状压电材料构成的。这三类压电材料相比较而言，压电陶瓷具有压电性强、介电常数高、化学性质稳定的特点，而且易于制备且能制得各种形状、尺寸和任意极化方向的产品，能通过置换取代或掺杂改性获到适合不同需要的具有不同特性的陶瓷，并且价格低廉，因此在电子材料领域占据相当大的比重。

虽然压电陶瓷应用非常广泛，但长期以来，传统的压电陶瓷是以 PZT 为基的多元系含铅陶瓷，此类材料已有较成熟的制造工艺和优良的压电性能以及全系列配方，因而被大量采用。但这类陶瓷主要成分是有毒物质氧化铅，其中氧化铅(或四氧化三铅)约占原料总质量的60%以上。这些含铅压电陶瓷在制备、使用及废弃后处理过程中都会给环境和人类健康带来很大的损害。近年来，越来越多的国家与地区开始实施有关对铅进行限制使用的法令^[6-10]。同时，为了保护地球和人类的生存空间，阻止环境的污染，开发性能优良的无铅压电陶瓷己成为世界各国致力研发的热点材料之一。

目前，主要的无铅压电陶瓷体系有BaTiO₃基陶瓷、钨青铜结构无铅压电陶瓷、 Bi 层状结构压电陶瓷、铌酸盐基压电陶瓷与Bi_1/2Na_1/2TiO₃基的无铅压电陶瓷。目前研究的所有无铅压电陶瓷体系其性能上大大逊色于含铅材料，所以还需开发新的无铅压电陶瓷材料体系。本发明提出了一种无铋无铅Ba(Cu_1/4Me_3/4)O₃基压电陶瓷材料体系，现有文献还未有该类压电陶瓷的报道。

发明内容

本发明的目的是提供易于制备、易于极化、压电性能优良的新型无铅无铋压电陶瓷，能够部分取代铅基压电陶瓷在超声换能领域的应用。

实现本发明目的的技术方案是：无铅无铋压电陶瓷分别用下述通式：

(1-x) Ba(Cu_1/4Me_3/4) O₃-x (Na_1/2K_1/2)NbO₃+zM_aO_b；

(1-x) Ba (Cu _1/4Me_3/4)O₃- x(Na_1/2Li_1/2) NbO₃+ zM_aO_b、(1-x-y) Ba (Cu_1/4Me_3/4)O₃-x (Na_1/2K_1/2)NbO₃-yLiTaO₃+zM_aO_b ；