[发明专利]高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压电应变常数d₃₁、低压电电压常数g₃₁压电陶瓷材料及其 制备方法，属陶瓷组成与制备领域。

背景技术

随着现代科学技术的发展，压电陶瓷的应用越来越深入，越来越广泛， 压电双晶片致动元件可应用于提花选针执行器，盲文电子显示器(触摸屏) 等，把两片极性相同的压电陶瓷薄片胶合在一起，电路上采用并联，如图1 (a)所示，或把两片极性相反的压电陶瓷薄片胶合在一起，电路上串联， 如图1(b)所示，在电场激励下，当某一时刻其中一片伸张时，另一片则 收缩，使压电陶瓷片产生弯曲振动，这就是弯曲振动压电陶瓷换能器的工作 原理。为改善换能器的机械性能和机电耦合，以及结构安装上的方便，常在 两陶瓷片之间胶合碳纤维或金属薄片，为便于支撑和进行电路连接，金属片 经常延伸到压电陶瓷片以外。

采用电路并联的方式设计压电陶瓷双晶片致动元件的结构时，端点位移 X＝4d₃₁VL²/t²，端点推力F＝2Vwt/3Lg₃₁；采用电路串联的方式设计压电陶瓷双晶 片致动元件的结构时，端点位移X＝2d₃₁VL²/t²，端点推力F＝4Vwt/3Lg₃₁，其中，V 代表电压，L代表端点到支撑点的长度，w代表压电陶瓷双晶片致动元件的宽度， t代表压电陶瓷双晶片致动元件的厚度(包括两片陶瓷晶片和中间金属的厚度)。 对同样规格的压电陶瓷双晶片，在加相同电压时，具有高压电应变常数d₃₁、低 压电电压常数g₃₁压电陶瓷材料的端点位移量和产生的端点推力都比较大。而目 前国内外，压电陶瓷材料的d₃₁相对比较低，而g₃₁又相对高，如表1所示，因 此制约了压电陶瓷双晶片致动元件的性能。本发明材料的压电应变常数d₃₁高、 压电电压常数g₃₁相对低，对同样规格的压电陶瓷双晶片，在加相同电压时，端 点位移量和产生的端点推力都比较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压电应变常数d₃₁、低压电电压常数g₃₁压电陶 瓷材料，采用多种钙钛矿结构化合物的固熔体结构配方： xPbZrO₃+yPbTiO₃+zPb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃+mSrTiO₃+nBaTiO₃+pLaTiO₃+awt.％SiO₂+b wt.％La₂O₃+cwt.％Nb₂O₅+dwt.％Sb₂O₃，其中，x＝0.2～0.5；y＝0.2～0.5；z＝0.1～0.4； m＝0.0～0.10；n＝0.0～0.10；p＝0.0～0.10；a＝0～0.5；b＝0～0.5；c＝0～0.5；d＝0～0.5。通 过传统工艺的改进，获得了一种具有特殊性能的压电陶瓷材料。