[发明专利]高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜，其特征在于，所述钛酸铋钠基无铅压电薄膜的化学通式为：

0.9212(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃-0.0588BaTiO₃-0.02La_0.7Sr_0.3MnO₃。

2.根据权利要求1所述的高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜，其特征在于：

其中，所述钛酸铋钠基无铅压电薄膜的厚度范围为50nm～500nm。

3.一种如权利要求1～2中任一项所述的高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，按照所述钛酸铋钠基无铅压电薄膜的化学通式的化学计量比称取硝酸铋、乙酸钠、乙酸钡、乙酸镧、乙酸锶溶于乙酸，制得第一溶液；

步骤S2，按照所述钛酸铋钠基无铅压电薄膜的化学通式的化学计量比称取乙酰丙酮、钛酸四丁酯、四水合乙酸锰溶于乙二醇甲醚，制得第二溶液；

步骤S3，将所述第一溶液和所述第二溶液混合得到混合溶液，调整所述混合溶液的浓度和酸碱度，制得前驱体溶液；

步骤S4，清洗基片，并将所述基片吹干；

步骤S5，将所述前驱体溶液涂覆在所述基片上，制备得到高电致应变的所述钛酸铋钠基无铅压电薄膜。

4.根据权利要求3所述的高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：

其中，步骤S1中，所述硝酸铋、所述乙酸钠、所述乙酸钡、所述乙酸镧、所述乙酸锶溶于所述乙酸后，搅拌并加热至沸腾，保持20分钟～30分钟，制得所述第一溶液。

5.根据权利要求3所述的高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：

其中，步骤S2中，所述乙酰丙酮、所述钛酸四丁酯、所述四水合乙酸锰溶于所述乙二醇甲醚后，搅拌并加热至40℃～60℃，保持搅拌20分钟～30分钟，制得所述第二溶液。

6.根据权利要求3所述的高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：

其中，步骤S3中，所述混合溶液的浓度使用乙酸调整，所述混合溶液的酸碱度使用氨水调整，调整完成后将所述混合溶液在40℃～60℃下搅拌200分钟～400分钟制得所述前驱体溶液。

7.根据权利要求3所述的高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：

其中，步骤S3中，所述混合溶液的浓度调整至0.1摩尔/升～0.4摩尔/升，所述混合溶液的酸碱度调整至pH值为4～6。

8.根据权利要求3所述的高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：

其中，所述基片为LaNiO₃/Pt/Ti/SiO₂/Si基片。

9.根据权利要求3所述的高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：

其中，步骤S4中，依次使用丙酮、去离子水和乙醇分别超声清洗所述基片20分钟，然后使用高纯氮气将所述基片吹干。

10.根据权利要求3所述的高电致应变的钛酸铋钠基无铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：

其中，步骤S5还包括以下子步骤：

步骤S5-1，在所述基片上旋转涂覆一层所述前驱体溶液，转速为4000转/秒，时间为30秒，得到薄膜；

步骤S5-2，将所述薄膜置于管式炉中，依次在200℃处理5分钟，450℃处理5分钟，700℃处理5分钟；

步骤S5-3，重复步骤S5-1和步骤S5-2直至获得所需厚度的所述薄膜，最终在600℃～750℃退火处理30分钟～60分钟，制得高电致应变的所述钛酸铋钠基无铅压电薄膜。