[发明专利]一种压电陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种压电陶瓷，所述压电陶瓷中存在内应力。本发明提供了一种提高压电陶瓷热稳定性的方法，通过减小单轴压缩方法制备坯体过程中的压力、并增大所用粉料的重量，在所得坯体的内造成不均匀的密度；然后，选择较低的烧结温度，使陶瓷的烧结过程表现出不均匀的致密化和晶粒生长，在得到的陶瓷中形成较大的残余应力，进而，使所得陶瓷极化后能在更高的温度下保持极化强度，即提高了陶瓷的压电性能的热稳定性(退极化温度)。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，尤其涉及一种压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

压电材料在传感器、驱动器、换能器等电子应用领域中扮演了重要的角色，这些功能性应用源于材料内的电极化与外场(电场或应力场)的耦合。应用场合的多元化对材料的性能提出了不同的要求。一般来说，较高的正/逆压电响应、较高的热稳定性是选择压电材料的主要考虑因素。目前，商用主流压电材料为各种含铅压电材料。但是，考虑到铅元素的易挥发性以及可能造成的危害，自上世纪后半叶以来，领域内众多科学家已经将环境友好型无铅压电材料作为研究的目标。对无铅压电材料的研究主要集中在铌酸钾钠、钛酸钡、钛酸铋钠/钾、铁酸铋几个体系。然而，它们的压电响应和热稳定性还没有得到充分的优化，以致于当下还没有找到能跟商用铅基压电材料综合性能相当的无铅压电材料。为了提高无铅压电陶瓷的热稳定性(或退极化温度)，除了组分调控、微结构设计外，应力工程也被证明是一种可行的思路。通过复合不同热膨胀性的材料，或将材料淬冷是近期发展出的两种提高压电陶瓷退极化温度的可行方式。但是，它们处理过程的复杂性或危险性也使得实用性大打折扣，探索其他提高压电陶瓷热稳定性的方法仍是领域内的研究热点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压电陶瓷及其制备方法，本发明提供的方法制备得到的压电陶瓷具有较好的热稳定性。

本发明提供了一种压电陶瓷，所述压电陶瓷中存在内应力。

优选的，所述内应力为10～200MPa。

本发明提供了一种上述技术方案所述的压电陶瓷的制备方法，包括：

将压电陶瓷制备原料混合，得到混合粉体；

将所述混合粉体和粘结剂混合后压制，得到坯体；

将所述坯体进行烧结，得到压电陶瓷；

所述混合粉体的重量为0.2～1g；

所述压制的压力为50～300MPa；

所述烧结的温度为1100～1250℃。

优选的，所述压电陶瓷的制备方法具体包括：

将压电陶瓷的制备原料混合球磨后保温，得到初始粉体；

将所述初始粉体球磨后和粘结剂混合后压制，得到坯体；

将所述坯体加热，得到中间体；

将所述中间体烧结，得到压电陶瓷。

优选的，所述球磨在酒精的介质中进行，所述球磨的时间为10～15小时。

优选的，所述粘结剂为聚乙烯醇水溶液。

优选的，所述粘结剂的加入量为初始粉体质量的8～12％。

优选的，所述加热的温度为750～850℃。

优选的，所述压制的方法为单轴压或等静压。

优选的，所述混合粉体的重量为0.2g、0.4g、0.6g、0.8g或1g；

所述压制的压力为50MPa、100MPa、150MPa、200MPa、250MPa或300MPa；