[发明专利]具高d33无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种具有高d₃₃的无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的制备方法。该方法按式(1-x)(Li_aNa_bK_1-a-b)(Nb_1-cSb_c)O₃-xABO₃-yM组分配料，采用传统陶瓷制备方法制备铌酸钠钾基无铅压电陶瓷粉料；再将陶瓷粉料与聚合物聚偏氟乙烯按比例混合球磨；烘干后超声震荡，将混合粉料经冷压成型后加温处理，再在其表面溅射金电极，硅油浴中极化后测试其压电复合材料样品的压电性能d₃₃；最后将样品置入去离子水或盐溶液中浸泡，再测试其样品的压电性能d₃₃。结果表明，经浸泡处理的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的d₃₃比未经浸泡过的有大幅度提高，提高比例甚至可达300％。

主权项

1.一种具有高d33的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：(1)铌酸钠钾基无铅压电陶瓷粉末的制备：以分析纯的无水碳酸盐或氧化物为原料，采用传统无铅压电陶瓷制备工艺，按照化学通式(1-x)(LiaNabK1-a-b)(Nb1-cSbc)O3-xABO3-yM组分配料，其中，a、b、c、x和y为各元素在材料组分中所占的原子百分比，且：0＜a≤0.15，0≤b≤1，0≤c＜1，0≤x≤0.1，0≤y≤0.02；A为Ag+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+、Bi3+、La3+、Y3+、Yb3+；B为Ta5+、Ti4+、Zr4+、Mn3+、Sc3+、Fe3+、In3+、Al3+、Ga3+、Cr3+、Co3+；M为至少选自下列一种金属的碳酸盐或者氧化物：Na、K、Li、Ag、Ta、Sb、Al、Cu、Mn、Fe、Ca、Ba、Mg、Sr、La、Co、Y、Zn、Bi、Ga、In、Yb；(2)将步骤(1)中制备好的陶瓷粉末与聚合物聚偏氟乙烯按照体积分数50∶50、或60∶40、或70∶30、或80∶20、或90∶10的比例混合配制成复合材料粉末；(3)将步骤(2)中的复合材料粉末用冷干压法经2～20MPa压力压制成直径为10～20mm，厚度为1～2mm的圆片；(4)将步骤(3)中的圆片置于马弗炉中，在80～250℃的温度下热处理2～8h，即制得铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚合物聚偏氟乙烯压电复合材料样品；(5)将步骤(4)中的压电复合材料样品表面镀上电极并放入硅油浴中进行极化，极化温度为80～140℃，极化电压为3～9kV/mm，极化时间为10～90min，即得到极化了的压电复合材料样品，然后测试其极化后的压电性能；(6)将步骤(5)中极化了的压电复合材料样品置于去离子水，或1～10mol/L的盐溶液中，浸泡1h～20days，再静置1h～2days，然后再测试其浸泡后的压电性能。