[发明专利]一种制备高性能铋基无铅压电驱动器的方法

权利要求书

1.一种制备高性能铋基无铅压电驱动器的方法，其特征在于：材料组分是以BNT为基础的材料体系，通过调整匹配BNT基材料体系、驱动器的陶瓷层厚以及内电极类型使得BNT基驱动器的物相处在弛豫铁电共存区间；

材料组分为：(1-x)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-xSrTiO₃+ywt％MnO₂+zwt％CuO，0.21≤x≤0.265，0≤y≤0.1，0≤z≤1.5，调整匹配该材料体系、驱动器的陶瓷层厚以及内电极类型使得压电陶瓷驱动器的物相处在驰豫铁电共存区间，在多层压电驱动器电场E≤2.5kV/mm时应变性能S≥0.15％；当0.21≤x≤0.235，驱动器的陶瓷层厚为20-50μm时电场E≤2.5kV/mm时应变性能S≥0.15％；0.235＜x≤0.245，驱动器的陶瓷层厚为50-90μm时，多层压电驱动器电场E≤2.5kV/mm时应变性能S≥0.16％；0.245＜x≤0.265，驱动器的陶瓷层厚为90-150μm时，电场E≤2.5kV/mm时应变性能S≥0.17％；驱动器内电极类型为Pt、Ag/Pd或Cu中的一种。

2.一种制备高性能铋基无铅压电驱动器的方法，其特征在于：材料组分是以BNT为基础的材料体系，通过调整匹配BNT基材料体系、驱动器的陶瓷层厚以及内电极类型使得BNT基驱动器的物相处在弛豫铁电共存区间；

材料组分为：(Bi_0.5(Na_0.84K_0.16)_0.5)_0.96Sr_0.04Ti_(1-x)Nb_xO₃，0≤x≤0.018，调整匹配该材料体系、驱动器的陶瓷层厚以及内电极类型使得压电驱动器物相处在驰豫铁电共存区间，在多层压电驱动器电场E≤4.5kV/mm时应变性能S≥0.3％；当0≤x≤0.005，驱动器的陶瓷层厚为20-50μm时电场E≤4.5kV/mm时应变性能S≥0.3％；0.005＜x≤0.012，驱动器的陶瓷层厚为50-90μm时，多层压电驱动器电场E≤4.5kV/mm时应变性能S≥0.3％；0.012＜x≤0.018，驱动器的陶瓷层厚为90-150μm时，电场E≤4.5kV/mm时应变性能S≥0.3％；驱动器内电极类型为Pt、Ag/Pd或Cu中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：BNT基驱动器选择材料体系较块体陶瓷需要选择铁电相含量更高的BNT基体系，驱动器的陶瓷层厚越薄时选择匹配的材料体系的物相中铁电相含量需越高；同时需要根据驱动器内电极的类型选择不同的材料体系和驱动器的陶瓷层厚。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述压电驱动器的制备方法包含如下步骤：

步骤S1:BNT基陶瓷粉体的制备：按化学式称量原料后，加入溶剂后球磨，烘干后过筛，在800-1000℃煅烧，再次球磨并烘干过筛，制得BNT基陶瓷粉体；块体陶瓷片：将BNT基陶瓷粉体模压成型，冷等静压处理，排胶后烧结成瓷，双面打磨后烧银制得块体陶瓷；

步骤S2:多层驱动器制备：将步骤S1制得的BNT基陶瓷粉体、溶剂、和分散剂球磨混合均匀后，加入粘接剂和增塑剂，继续球磨；浆料倒入流延机流延成膜、丝网印刷内电极、叠层、温等静压、切割、排胶后烧结，和引上外电极，即可进行电学性能测试制得多层驱动器；其中陶瓷层厚为20～200微米，内电极层厚为1～10微米。