[发明专利]PZT-PSN-PNN-BF五元系压电纤维陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种PZT‑PSN‑PNN‑BF五元系压电纤维陶瓷材料及其制备方法，属于压电陶瓷材料及其制备方法；本发明陶瓷材料的组分式为：（0.90‑x）Pb（Zr，Ti）O₃‑xBiFeO₃‑0.01Pb（Sb_1/3Nb_2/3）O₃‑0.09Pb（Ni_1/3Nb_2/3）O₃+yat%SrCO₃+zat%BaCO₃；其中，Zr/Ti=1.11～1.15，x=0.01～0.02，y=0.03～0.05，z=0.05～0.07。本发明制备方法是按所述组分式配料，然后球磨、压块预烧、二次球磨、轧膜成型、排胶烧结、印银、极化。本发明陶瓷材料d₃₃≥800pC/N，ε₃₃^T/ε₀≥4100，居里温度≥195℃；压电和介电性能优异，可满足MFC驱动器的性能需求。

技术领域

本发明涉及一种压电纤维陶瓷材料及其制备方法，尤其涉及一种PZT-PSN-PNN-BF五元系压电纤维陶瓷材料及其制备方法；属于压电陶瓷技术领域。

背景技术

Macro Fiber Composite（MFC）是美国国家航空航天局（NASA）的Langley研究中心研发的智能型压电纤维复合材料。MFC驱动器是由矩形截面的压电纤维与指交叉电极相互胶合而成。MFC驱动器所使用的压电纤维材料对压电性能要求很高，一般压电常数≥750pC/N、介电常数≥4000，这样才能确保驱动器的响应速度；而且居里温度要求越高越好，一般要求≥190℃。目前应用在MFC驱动器上的压电纤维材料主要依赖进口，国内的压电纤维材料处于研发阶段，不能完全满足MFC驱动器的应用要求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种能够用于制备MFC驱动器的PZT-PSN-PNN-BF五元系压电纤维陶瓷材料，本发明的另一个目的是提供一种制备该压电纤维陶瓷材料的方法。

为了实现上述目的，本发明提供的PZT-PSN-PNN-BF五元系压电纤维陶瓷材料的组分式为：（0.90-x）Pb（Zr，Ti）O₃-xBiFeO₃-0.01Pb（Sb_1/3Nb_2/3）O₃-0.09Pb（Ni_1/3Nb_2/3）O₃+yat%SrCO₃+zat%BaCO₃；

其中，Zr/Ti=1.11～1.15，x=0.01～0.02，y=0.03～0.05，z=0.05～0.07；锆钛酸铅-铌锑-铌镍-铁酸铋在五元系中所占比例为93.98～95.08wt%。

在上述技术方案中，优选Zr/Ti=1.13。

在上述技术方案中，优选x=0.01。

在上述技术方案中，优选y=0.04。

在上述技术方案中，优选z=0.06。

本发明提供的制备方法如下：

1）按所述组分式的化学计量比称取原料Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、NiO、Nb₂O₅、Fe₂O₃、Sb₂O₃、Bi₂O₃、SrCO₃、BaCO₃，各原料混合并球磨3～8h，烘干，过20～40目筛，得一次磨料；