[发明专利]一种Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料，其特征在于：其分子式为[Sm_x-Pb_(1-1.5x)][(Mg_1/3Nb_2/3)_(1-y)Ti_y]O₃，其中0<x≤0.1，0.25＜y≤0.32。

2.根据权利要求1所述的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料，其特征在于：其分子式为[Sm_x-Pb_(1-1.5x)][(Mg_1/3Nb_2/3)_(1-y)Ti_y]O₃，其中x＝0.05，y＝0.29。

3.根据权利要求1所述的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料，其特征在于：所述Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料具有钙钛矿相结构，厚度为50-200μm，平均晶粒尺寸为3.5-12μm，压电系数d₃₃*为1160-1260pm/V。

4.根据权利要求1-3任一项所述的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、配料：按照化学计量比称取原料MgO、Nb₂O₅、PbO、TiO₂和Sm₂O₃，并在烘箱中充分干燥6-24小时后备用；

S2、将步骤S1配备的原料采用两步固相反应法，制备得到钙钛矿相的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅粉体；

S3、将步骤S2所得的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅粉体与分散剂、粘结剂充分混合，得到均一、稳定的浆料；

S4、将步骤S3所得的浆料在流延机上进行流延成型，干燥后即得到素坯膜，切割、叠层后得到所需形状的生瓷片；

S5、将步骤S4所得的生瓷片进行排粘、烧结，得到所述Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料。

5.根据权利要求4所述的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，先将MgO和Nb₂O₅按摩尔比1:1进行配料，在1100-1220℃下反应合成纯相的MgNb₂O₆前驱体，再将所述MgNb₂O₆前驱体与PbO、TiO₂和Sm₂O₃，按摩尔比(1-y)：(1-1.5x)：y：x称量后球磨混合、干燥、烧结生成钙钛矿相的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅粉体。

6.根据权利要求4所述的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，先在100wt％的所述Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅粉体中加入1wt％的所述分散剂，通过球磨15小时打开颗粒团聚，再加入2wt％的所述粘结剂，通过球磨将其充分混合，得到均一、稳定的浆料。

7.根据权利要求6所述的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为水基聚丙烯酸酯分散剂，所述粘结剂为甲基纤维素粘结剂。

8.根据权利要求4所述的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料的制备方法，其特征在于：在步骤S5中，所述生瓷片的排粘温度为600℃，烧结温度为1180-1220℃，烧结时间为2-10小时。

9.根据权利要求1-3任一项所述的Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料的应用，其特征在于：所述Sm改性铌镁酸铅-钛酸铅基压电铁电厚膜材料可应用于压电超声换能器及高频压电超声换能器阵列、压电驱动器、传感器中。