[发明专利]一种大功率压电材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电材料及其制备方法，具体地，本发明涉及一种大功率压电材料及其制备方法。

背景技术

材料从使用性能上可以分为结构材料和功能材料两大类，其中结构材料以其强度、韧性、硬度、弹性等力学特性为应用依据，功能材料以其电、磁、光、声、热等物理性能为基础，用以制作有特殊功能的器件。压电材料是实现机械能与电能相互转换的功能材料，是一类对机、电、声、光、热敏感的电子材料，广泛应用于工业部门和高科技领域。

压电材料分为压电陶瓷、压电晶体和压电复合材料。

随着压电器件的广泛应用，在许多的应用领域内越来越要求压电器件的大功率化。如LCD显示屏的大型化，要求其背光电源用压电变压器的输出功率要在6W以上，用于替代传统荧光灯驱动电路中镇流器的压电变压器的实用化要求压电变压器要达到30W甚至更高。大功率压电陶瓷就是在这样的需求之下，在对传统压电陶瓷进行改性的基础上发展起来的。

大功率超声应用换能材料大多为PZT-8或PZT-4。PZT-8独特优点是功率容量较大，强场损耗低，温度稳定性较好（GB1125-98）。但是PZT-8压电材料一直困扰着人们：力学性能差，功率容量不能适应大功率超声设备的应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明从微观机入手，提供了一种大功率压电材料。所述压电材料抑制了晶粒过度长大，提高了力学性能，其既保持了原有性能的优势，又大大提高了功率容量。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种大功率压电材料，所述压电材料具有如下化学组成：

Pb_1-xSr_x(Zr_yTi_1-y)O₃+(0.015～0.095)mol%CaFeO_5/2+(1/10000～3/1000)wt%玻璃相+(1/10000～1/1000)wt%MeO₂

式（Ⅰ）

所述mol%和wt%以Pb_1-xSr_x(Zr_yTi_1-y)O₃为基准；

所述Me选自Ce、Cd或Nd中的任意一种或者至少两种的组合；

x为0～0.10，y为0.45～0.55。

所述CaFeO_5/2的摩尔百分比例如为0.020mol%、0.030mol%、0.040mol%、0.050mol%、0.060mol%、0.070mol%、0.080mol%或0.090mol%。

所述玻璃相的质量百分比例如为2/10000wt%、3/10000wt%、4/10000wt%、5/10000wt%、6/10000wt%、7/10000wt%、8/10000wt%、9/10000wt%或2/1000wt%。

所述MeO₂的质量百分比例如为2/10000wt%、3/10000wt%、4/10000wt%、5/10000wt%、6/10000wt%、7/10000wt%、8/10000wt%或9/10000wt%。

x例如为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08或0.09。

y例如为0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53或0.54。

优选地，所述压电材料具有如下化学组成：

Pb_1-xSr_x(Zr_yTi_1-y)O₃+(0.015～0.095)mol%CaFeO_5/2+(1/10000～3/1000)wt%玻璃相+(1/10000～1/1000)wt%CeO₂

（Ⅱ）

所述mol%和wt%以Pb_1-xSr_x(Zr_yTi_1-y)O₃为基准；

x为0～0.10，y为0.45～0.55。