[发明专利]一种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，具体为一种无铅压电陶瓷材料及其制备方法，由以下化学式表示：(1‑x)(K_aNa_1‑a)_bLi_1‑bNb_cTa_1‑cO₃+x(Na_dK_1‑d)_eBi_1‑eZrO₃+y Lu₂O₃+z B₂O₃；其中，x为0.02‑0.04，y为0.005‑0.01，z为0.01‑0.03；a为0.50‑0.60，b为0.96‑0.98，c为0.80‑0.90，d为0.80‑0.86，e为0.50‑0.60，所制备的无铅压电陶瓷材料在目前KNN基无铅压电陶瓷性能中处于先进水平，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷材料领域，具体涉及一种无铅压电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷是一种能够实现机械能和电能相互转换的功能陶瓷材料。目前，世界上广泛应用的压电陶瓷材料是以Pb(Zr，Ti)O为代表的铅基压电陶瓷，它具有非常好的压电性能，较低的烧结温度和较高的居里温度(T_c)，但此类材料中含有大量的铅，污染大气环境，损害人类健康。随着人们生态环境保护意识的提高和人类社会可持续发展的要求，多数国家禁止使用含铅的材料，研究和开发环境友好型的无铅压电陶瓷材料及相应的制备技术以替代传统铅基压电材料迫在眉睫。

目前报道的或可被考虑的无铅压电陶瓷体系从晶体结构上主要分为钨青铜系无铅压电陶瓷、铋层状系无铅压电陶瓷与钙钛矿系无铅压电陶瓷3大类。其中，钙钛矿结构的铌酸钾钠(KNN)基无铅压电陶瓷因具有较高的居里温度、相对优异的温度稳定性而备受关注，但其压电性能却有待提高，如果能够提高KNN基压电陶瓷材料在室温下的压电性能，那必然会拓展其应用前景。

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：

一种无铅压电陶瓷材料，由以下化学式表示：

(1-x)(K_aNa_1-a)_bLi_1-bNb_cTa_1-cO₃+x(Na_dK_1-d)_eBi_1-eZrO₃+y Lu₂O₃+z B₂O₃；

其中，x、y、z、a、b、c、d、e表示原子百分比，y和z分别代表Lu₂O₃和B₂O₃占化合物(1-x)(K_aNa_1-a)_bLi_1-bNb_cTa_1-cO₃+x(Na_dK_1-d)_eBi_1-eZrO₃的质量百分比；

x为0.02-0.04，y为0.005-0.01，z为0.01-0.03；

a为0.50-0.60，b为0.96-0.98，c为0.80-0.90，d为0.80-0.86，e为0.50-0.60。

进一步地，x为0.02-0.025，y为0.008-0.01，z为0.01-0.02。