[发明专利]一种呼吸机用无铅压电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电子陶瓷材料领域，具体为一种呼吸机用无铅压电陶瓷材料及其制备方法，由以下化学式表示：x(Bi_aNa_1‑a)TiO₃‑yLiNbO₃‑(1‑x‑y)(Bi_bK_1‑b)HfO₃‑αLa₂O₃‑βLiBiO₂，x为0.55‑0.70，y为0.10‑0.25，a为0.45‑0.75，b为0.45‑0.75，α为0.15‑0.3％，β为0.01‑0.1％，本发明所制备的压电陶瓷材料致密度高，压电性能优于绝大多数的无铅压电陶瓷材料，具有广阔的应用前景，可以用来制作压电阀供呼吸机使用。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷材料领域，具体涉及一种呼吸机用无铅压电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

新型冠状病毒肺炎病人发展到重症或者危重症的标志就是出现呼吸衰竭，出现低氧表现。因此，早期发现低氧血症，及时使用呼吸机干预，可以避免重症病人变成危重症，为抢救病人生命赢得时间，压电陶瓷材料制作成的压电阀是现代呼吸机的关键零部件，对于呼吸机的制造，压电陶瓷功不可没。

1952年，Shirane等人合成锆钛酸铅(PZT)，其被认为是最具应用价值的压电材料，在上个世纪受到了长足的关注与研究。目前PZT仍然是性能最为优异的压电材料基体，被广泛应用。

PZT压电陶瓷体系虽然具有优异的压电性、热稳定性以及成熟的应用，然而制备PZT陶瓷的主要原料PbO具有很高的毒性，其在高温烧结时会挥发，空气中微量的PbO就会对人和动物的神经系统产生严重毒害，PZT陶瓷中含铅含量高达60wt％，从制备到回收处理都会带来巨大的环境压力，而且由于PbO高温挥发的特性，导致PZT压电陶瓷的化学计量比易发生偏差，制备稳定性差。

现今，寻找可替代PZT的无铅压电材料是压电陶瓷材料研究的重点与热点，越来越多的研究者对无铅压电陶瓷体系开展研究。

发明内容

发明目的：针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种呼吸机用无铅压电陶瓷材料及其制备方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种呼吸机用无铅压电陶瓷材料，由以下化学式表示：

x(Bi_aNa_1-a)TiO₃-yLiNbO₃-(1-x-y)(Bi_bK_1-b)HfO₃-αLa₂O₃-βLiBiO₂

其中，a、b表示原子百分比，x、y分别表示(Bi_aNa_1-a)TiO₃、LiNbO₃占x(Bi_aNa_1-a)TiO₃-yLiNbO₃-(1-x-y)(Bi_bK_1-b)HfO₃的摩尔百分比，α、β分别表示La₂O₃、LiBiO₂占x(Bi_aNa_1-a)TiO₃-yLiNbO₃-(1-x-y)(Bi_bK_1-b)HfO₃的质量百分数；

x为0.55-0.70，y为0.10-0.25，a为0.45-0.75，b为0.45-0.75，α为0.15-0.3％，β为0.01-0.1％。

进一步地，x为0.65，y为0.25。