本发明涉及驱动应用的无铅铁电陶瓷材料，具体是一种abo3型钙钛矿结构，具有临界突变开关效应的钛酸铋钠(bnt)基无铅铁电陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
铁电材料由于其优良的介电性、压电性、电致伸缩与性能可调控性等特性,被广泛应用于传感器、致动器、微位移器、换能器等电子元件,成为智能结构(smartstructure)、微型机电系统(mems)、仿生器件(smartdevices)、复合与梯度功能器件(compositeandfunctionallygradedevice)等尖端领域的核心材料。含铅铁电材料具有优异的电学性能，但无铅化环保要求迫使人们全力探索无铅材料。钛酸铋钠(bnt)基无铅陶瓷具有较强的铁电性，非常具有开发潜力，是获得广泛关注的材料之一。目前bnt基无铅陶瓷的优良压电性能、电场诱导巨应变，高储能性能都有报道，但是具有临界突变开关效应的电场诱导巨应变的bnt基陶瓷还未见报道。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种abo3型钙钛矿结构，具有电场诱导巨应变，并同时具有临界突变开关效应的钛酸铋钠(bnt)基无铅铁电陶瓷材料及其制备方法。
本发明一种具有临界突变开关效应的无铅铁电陶瓷材料，配方为：bi1/2na1/2ti0.85(li1/4nb3/4)0.05(zr1/2zn1/2)0.10o3；
通过b位与ti4+离子相同化合价的复合离子(li1/4nb3/4)4+，以及不同化合价复合离子(zr1/2zn1/2)3+，严格以1:2的比例，在b位取代ti4+离子，产生不同带电缺陷类型，形成相邻晶胞缺陷有序排列，产生电子和空穴补偿型的带电电畴(非空位或者离子补偿效应)，因而出现特殊的临界开关效应的电场诱导巨应变行为。
上述具有临界突变开关效应的无铅铁电陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照bi1/2na1/2ti0.85(li1/4nb3/4)0.05(zr1/2zn1/2)0.10o3的化学计量分别称取纯度均为99.99％的原料bi2o3、na2co3、li2co3、nb2o5、zno、zro2和tio2，混合均匀；
（2）将混合均匀的原料装入球磨罐中，以氧化锆为磨球、无水乙醇为介质球磨12小时，分离磨球，在60℃下红外烘干，在高铝坩埚中于835℃（保温8小时合成；
（3）合成的粉体进行二次球磨12小时，60℃下红外烘干，再在高铝坩埚中于920℃保温4小时焙烧；
（4）将焙烧好的粉体中加入原料质量5%的pva溶液造粒；
（5）造粒后在100mpa冷等静压成型；
（6）成型的材料在1100℃保温5小时烧结成瓷，两面磨成厚度0.4mm，抛光，然后两面镀银电极制成产品。
所得产品经实验测量具有电场诱导的巨应变性能，应变量可达s%=0.47%，同时具有在临界开关电场ec=56kv/cm巨应变发生，并且在很窄的电场范围内δe=2kv/cm发生完全应变，在临界区域，应变变化率α可达2.8×103。这些性能目前还未见报道，可以在特殊的场合应用。
附图说明
图1为本发明实施例无铅铁电陶瓷材料的应变曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明内容作进一步的说明，但不是以本发明的限定。
实施例
制备具有临界突变开关效应的无铅铁电陶瓷材料，步骤如下：
（1）按照bi1/2na1/2ti0.85(li1/4nb3/4)0.05(zr1/2zn1/2)0.10o3的化学计量分别称取纯度均为99.99％的原料bi2o3、na2co3、li2co3、nb2o5、zno、zro2和tio2，混合均匀；
（2）将混合均匀的原料装入球磨罐中，以氧化锆为磨球、无水乙醇为球磨介质，充分混合球磨12小时（固定值还是有范围），分离磨球，将原料混合物在60℃下红外烘干，再在高铝坩埚中于835℃保温8小时合成；
（3）合成好粉体二次球磨12小时，60℃下红外烘干，再在高铝坩埚中于920℃保温4小时焙烧；
（4）将焙烧好的粉体中加入原料质量5%的pva溶液造粒；
（5）造粒后在100mpa冷等静压成型；
（6）成型的材料在1100℃保温5小时烧结成瓷，两面磨成厚度0.4mm，抛光，然后两面镀银电极制成产品。
参照图1，将实施例制得产品进行电性能测量，结果如下：