[发明专利]一种高电致应变无铅压电陶瓷材料及其制备方法与应用

摘要

本发明涉及一种高电致应变无铅压电陶瓷材料及其制备方法与应用，该材料的化学通式为(1‑x)[0.94BNT‑0.06BT]‑xBiT，其中，x为BiT的质量含量，0＜x≤0.15，制备时，采用熔盐法制备片状的铋层状结构的Bi4Ti3O12材料，再将Bi4Ti3O12与钙钛矿结构的0.94BNT‑0.06BT基料按一定质量比配料，置于球磨罐中，球磨后造粒，采用固相烧结法，即制备得到(1‑x)[0.94BNT‑0.06BT]‑xBiT无铅压电陶瓷材料，可用于制备压电传感器、压电电动机或位移控制器。与现有技术相比，本发明制备方法简单，工艺稳定性好，成本低，制得的无铅压电陶瓷材料具有优异的压电性能，致密性好，电致应变值可达0.37％，具有很好的应用前景。

主权项

1.一种高电致应变无铅压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的材料的化学通式为(1‑x)[0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3‑0.06BaTiO3]‑xBi4Ti3O12，其中，x为Bi4Ti3O12的质量含量，0＜x≤0.15，所述的制备方法具体包括以下步骤：(1)制备钙钛矿结构的0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3‑0.06BaTiO3粉体基料；(2)制备铋层状结构的Bi4Ti3O12片状粉体材料；(3)将0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3‑0.06BaTiO3粉体基料与Bi4Ti3O12片状粉体按质量比为(1‑x)：x混合，其中，0＜x≤0.15，球磨，烘干，过筛后，加入粘合剂，再经造粒、压片成型，制成坯体，后经固相烧结，即制得(1‑x)[0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3‑0.06BaTiO3]‑xBi4Ti3O12陶瓷材料；步骤(2)中铋层状结构的Bi4Ti3O12片状粉体材料的制备方法如下：以Bi2O3、TiO2及NaCl为原料，先按照Bi4Ti3O12中Bi和Ti元素的化学计量比称取Bi2O3及TiO2，加入NaCl、无水乙醇，球磨混合，烘干，转移至坩埚中，经烧结处理后，冷却至室温，用去离子水冲洗，除去NaCl，烘干，即制得Bi4Ti3O12片状粉体；其中，所述的烧结处理的条件为：先升温至800‑820℃，恒温烧结1‑2h，再升温至1000‑1100℃，恒温烧结2‑3h；步骤(3)所述的粘合剂为聚乙烯醇，该聚乙烯醇的质量与(Bi0.5Na0.5Ti)O3基料与BaTiO3基料的总质量之比为2:1；所述的压片成型的处理条件为：控制压力为4‑5MPa，压制成直径为10mm的圆片坯体；所述的固相烧结的条件为：在硅碳棒炉中，于1100‑1200℃下，恒温处理2‑4h，再随炉自然冷却至室温。