[其他]无铅电致伸缩材料

说明书

本发明涉及一种无铅电致伸缩材料。

一般的电致伸缩材料都含有铅，如目前的最新 材料0.9Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃·0.1PbTiO₃〔见K·Uch- ino，S·Nomura，L·E·Cross，R·E·Newnham，“Electro- strictive Effect in perovskite and It Trasd- ucer Applications”，J.Mater.Sci.，16(1981)， 569〕，都含有不少铅。由于铅是一种有毒的物质， 含铅材料的制备和生产会给从事科研和生产人员的 身体健康带来极大的危害作用。为了减少这种危害 性，需要增加复杂的防护设备，造成投资大，成本 高。

本发明的任务就是要提供一种不含铅的新的电 致伸缩材料，解决生产过程中存在的公害问题，使 设备投资少，降低生产成本。

本发明材料所采用的配方是(Ba_1 xLa_x)(Ti_1 vZr_v)O₃，其中0＜x＜0.10，0.05＜y＜0.25，为 了改善材料的致密度和电导率，可以在这个配方的 基础上加入一些添加剂，这些添加剂可以是Fe₂O₃、 Co₂O₃、MnO、MnO₂、Cr₂O₃，Se₂O₃，NiO，把它们按一定 比例掺合制成所要的电致伸缩材料，其中采用Fe₂O₃作为添加剂的配方如下：(Ba_1 xLa_x)(Ti_1 yZr_y)O₃+awt％Fe₂O₃，其中0＜x＜0.10，0.05＜y＜0.25， 0＜a＜0.3。

新电致伸缩材料的生产工艺流程如下：

1.混料：按所要求组分的量把它们混在一起 并用球磨机球磨24小时。

2.预烧：材料经混料后压成块，在900℃的温 度下恒温烧2小时。

3.粉碎：经预烧后的材料用球磨机磨72小 时。

4.成型：材料经过粉碎后再进行轧膜和干 压；对于轧膜，即加入浓度18％的聚乙烯醇，重量 占材料总量的25％；对于干压，加入浓度6％的聚 乙烯醇，重量占总重量的6％。

5.排胶：以30～40℃/小时的加热速度逐渐 对材料加热升温，然后在750℃的温度下恒温半小 时。

6.烧成：把经过上述几道工序处理过的材料 最后放在1220～1250℃的高温下恒温烧1小时，至 此，新材料的制造过程便告结束。

不同y值样品的电致伸缩横向应变与电场的关 系曲线如图1所示：图1中曲线(1)对应x＝0.031， 曲线(2)对应x＝0.011，曲线(3)对应x＝0.008，曲 线(4)对应x＝0.006，曲线(5)对应x＝0.004，曲线 (6)对应x＝0.003，曲线(7)对应x＝0001，以上所 有曲线的y＝0.20。

不同y值样品的电致伸缩横向应变与电场的关 系曲线如图2所示：图2中曲线(1)对应y＝0.24， 曲线(2)对应y＝0.22，曲线(3)对应y＝0.20，曲线 (4)对应y＝0.18，曲线(5)对应y＝0.14，以上所有 曲线的x＝0.001。

各种材料的实验配方及电致伸缩系数如下表所 示。

实验配方及电致伸缩系数Q₁₁、Q₁₂