[发明专利]一种无铅压电陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种无铅压电陶瓷及其制备方法和应用。根据本发明的无铅压电陶瓷，含有K、Na、Li、Nb、Al和O元素，关系满足：(1‑x)Ksubgt;0.48/subgt;Nasubgt;0.48/subgt;Lisubgt;0.04/subgt;NbOsubgt;3/subgt;‑xAlsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;，0.1≤x≤0.4，所述无铅压电陶瓷具有钙钛矿型结构。本发明的无铅压电陶瓷，由于特定的元素和配比，陶瓷的机电耦合系数大，即电能与机械能转换效率高。同时陶瓷的机械品质因数高，即振动时能量损耗小。用于电子烟时，可以使液体分子均匀雾化。本发明还提供了上述压电陶瓷的制备方法和含有上述压电陶瓷的电子烟。

技术领域

本发明属于超声雾化电子烟技术领域，具体涉及一种无铅压电陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

电子烟有着与卷烟类似的烟雾和口感。通过将甘油、丙二醇、尼古丁和香精等变成蒸汽后吸食。电子烟主要部件包括供能系统、雾化器、烟液等，这些主要部件决定着电子烟的雾化效果和产品质量安全。其中，雾化器是电子烟最核心的部件，雾化器性能的优劣直接影响电子烟烟液的雾化效率、气溶胶特性、功效与安全性，电子烟雾化器按工作原理分为压电超声雾化、喷射雾化、电磁感应加热雾化和电阻丝加热雾化四种。

压电超声雾化技术是利用脉冲电信号施加到压电陶瓷上，从而产生声波振动使液体转化成雾状液滴，脉冲频率和电压直接影响超声雾化的效果。压电陶瓷需要高电压，容易老化，使用寿命短，成本较高。

传统的压电陶瓷材料体系，主要是以含铅的锆钛酸铅((Pb(Zn_0.53Ti_0.47)O₃,简写为PZT)系材料为主，或以PZT为基加入ABO₃复合钙钛矿压电体作为第三组元构成的多元系压电陶瓷体系。但是PZT基压电陶瓷中氧化铅的含量约占原料总质量的60％～70％，有毒的氧化铅在高温烧结时会产生大量的挥发，这些含铅材料在生产、使用和废气处理过程中都会给环境和人类健康带来严重的危害。

因此，亟需一种无铅并且雾化效果好，压电性能高，机械强度高，成本低廉的适用于超声雾化电子烟的压电陶瓷。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种无铅压电陶瓷，该无铅压电陶瓷用于电子烟时，雾化效果好，压电性能高，机械强度高，成本低廉，适用于超声雾化电子烟。

本发明提供了一种无铅压电陶瓷的制备方法。

本发明还提供了一种含有无铅压电陶瓷的电子烟。

本发明的第一方面提供了一种无铅压电陶瓷，含有K、Na、Li、Nb、Al和O元素，关系满足：(1-x)K_0.48Na_0.48Li_0.04NbO₃-xAl₂O₃，0.1≤x≤0.4，所述无铅压电陶瓷具有钙钛矿型结构。

本发明关于无铅压电陶瓷的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：

本发明的无铅压电陶瓷，具有钙钛矿型结构，由于特定的元素和配比，陶瓷的机电耦合系数大，即电能与机械能转换效率高。同时陶瓷的机械品质因数高，即振动时能量损耗小。此外，陶瓷的压电电压常数、机械强度高，经过多次撞击不会变形而且输出电压不会降低。陶瓷还具有优良的频率和温度稳定性，并且本发明的无铅压电陶瓷通过简单的制备方法即可制备得到，成本低廉。总之，本发明的本发明的无铅压电陶瓷具有响应快、低噪声、无电磁干扰等优点，具有较强的雾化功能，用于超声雾化电子烟时，可以使液体分子均匀雾化。

本发明的无铅压电陶瓷，安全无毒，能满足超声雾化电子烟的要求，雾化颗粒更加均匀细腻，可以为使用者带来更好的体验。

根据本发明的一些实施方式，x的取值为0.1、0.2、0.3或0.4。