一种多层铁电复合陶瓷块体的制作方法

文档序号:10785127阅读:561来源:国知局
一种多层铁电复合陶瓷块体的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种多层铁电复合陶瓷块体,该陶瓷块体为复合层,所述的复合层包括BaTiO3膜层,在所述BaTiO3膜层的上表面流延或者旋转涂布有Bi0.5K0.5TiO3膜层,在所述BaTiO3膜层的下表面流延或者旋转涂布有Bi4Ti3O12膜层。本实用新型的这种构造,使其不仅具有BaTiO3的高压电性能,而且由于BaTiO3上下表面各具有Bi0.5K0.5TiO3层和Bi4Ti3O12层,其工作温区将大大变宽,压电性能增大。
【专利说明】
一种多层铁电复合陶瓷块体
技术领域
[0001]本实用新型属于压电器件材料技术领域,涉及一种用于驱动器、传感器、转换器、压敏器等器件的铁电复合陶瓷块体,特别涉及一种环境友好型的高性能、多层铁电、压电复合陶瓷块体。
【背景技术】
[0002]随着现代经济和技术的快速发展,高性能压电器件的需求急剧增加。由于PZT(Pb(Zr,Ti)O3)压电陶瓷具有极高的压电特性而被广泛使用,但其含铅且在熔点以上会快速挥发,因而具有很强的毒性,在制备和使用过程中会给环境造成污染,给生物和人类健康带来巨大的伤害。在此背景之下,同样具有较高压电性能的无铅钙钛矿结构的BaT13压电陶瓷进入人们的关注视线。然而,BaT13的居里温度仅为120°C,在室温附近会发生相变,导致其工区温区狭窄。目前,研究最多的莫过于开发居里温度高于BaT13的其他无铅压电陶瓷,比如钨青铜结构无铅压电陶瓷、铋层状无铅压电陶瓷和其他具有钙钛矿结构的无铅压电陶瓷。尽管如此,与BaT13相比,上述压电陶瓷仍然达不到高性能压电器件的机电耦合要求。
【实用新型内容】
[0003]鉴于现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种具有高压电性能、宽工作区间的多层铁电复合陶瓷块体。该多层铁电复合陶瓷块体不含铅,在其制备和使用过程中不会给环境造成污染。
[0004]为了实现本实用新型的技术目的,发明人通过大量的试验研究发现,具有钙钛矿结构的BiQ.5KQ.5Ti03和铋层状结构的Bi4Ti3O12,虽然其压电性能一般,但是具有较高的居里温度。因此,本发明人创造性地将这些材料做成复合层,三者取长补短,从而得到了工作温区大大变宽、压电性能增大的多层铁电复合陶瓷块体。
[0005]具体地,实现本实用新型技术目的的技术方案概况如下:
[0006]一种多层铁电复合陶瓷块体,其为复合层,所述的复合层包括BaT13膜层,在所述BaT13膜层的上表面流延或者旋转涂布有BiQ.5KQ.5Ti03膜层,在所述BaT13膜层的下表面流延或者旋转涂布有Bi4Ti3O12膜层。本实用新型的这种构造,使其不仅具有BaT13的高压电性能,而且由于BaT13上下表面各具有B1.5KQ.5Ti03层和Bi4Ti3O12层,其工作温区将大大变宽,压电性能增大。
[0007]优选地,如上所述的多层铁电复合陶瓷块体,其中的多层铁电复合陶瓷块体的形状为正方形、长方形、圆形、圆环形、方环形或其它规则形状。
[0008]优选地,如上所述的多层铁电复合陶瓷块体,其中的BaT13膜层的厚度范围区间为50?300微米。
[0009]优选地,如上所述的多层铁电复合陶瓷块体,其中的BiQ.5KQ.5Ti03膜层的厚度范围区间为10?200微米。
[0010]优选地,如上所述的多层铁电复合陶瓷块体,其中的Bi4Ti3O12膜层的厚度范围区间为30?100微米。
[0011]进一步优选地,如上所述的多层铁电复合陶瓷块体,其厚度范围区间为150?500微米。
[0012]与现有技术相比,本实用新型提供的多层铁电复合陶瓷块体具有如下优点和进步性:
[0013](I)提供了一种具有高压电性能的,工作温度区间比较宽的多层铁电复合陶瓷块体,与一般的单一组分的陶瓷块体相比,其压电性能显著提高;
[0014](2)本实用新型的生产工艺简单,无需精密的仪器设备即可实现,成本低,可批量生产,容易实现工业化;
[0015](3)产品不含铅,在其制备和使用过程中不会给环境造成污染,不会给生物和人类健康带来伤害。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型多层铁电复合陶瓷块体的剖面图;
[0017]其中:1为B1.5K().5Ti03膜层,2为BaT13膜层,3为Bi4Ti3O12膜层,4为B1.5K().5Ti03膜层和BaT13膜层的界面,5为BaT13膜层和Bi4Ti3O12膜层的界面。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0019]实施例1:多层铁电复合陶瓷块体的构造。
[0020]本实用新型利用已知的流延法或旋转涂布法制备了一种多层铁电复合陶瓷块体。如图1所示,该多层铁电复合陶瓷块体为一种复合层,其构造包括中间的BaT13膜层2;在BaT13膜层上表面流延或者旋转涂布有BiQ.5KQ.5Ti03膜层I,二者的接触面为界面4;以及在BaT13膜层的下表面流延或者旋转涂布有Bi4Ti3O12膜层3,二者的接触面为界面5。其中,BaT13膜层的厚度范围区间为50?300微米,BiQ.5KQ.5Ti03膜层的厚度范围区间为10?200微米,814打3012膜层的厚度范围区间为30?100微米,该多层铁电复合陶瓷块体的整体厚度范围区间为150?500微米。需要说明的是,本实用新型所述的多层铁电复合陶瓷块体,其形状可以为正方形、长方形、圆形、圆环形、方环形或其它规则形状。
[0021 ]实施例2:多层铁电复合陶瓷块体的制备。
[0022]根据实施例1设计的多层铁电复合陶瓷块体,其中间的BaT13膜层的制备,首先称取0.9g由水热法制得的BaT13纳米颗粒,加入0.18g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和IllyL邻苯二甲酸二丁酯(DBP),于3g甲苯-乙醇等体积混合溶液中球磨24小时后流延或者旋转涂布形成BaT13膜层。BaT13膜层上层的BiQ.5KQ.5Ti03膜层的制备,称取0.5g由水热法制得的B1.5KQ.5Ti03纳米颗粒,加入0.24g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和224yL邻苯二甲酸二丁酯(DBP),于3g甲苯-乙醇等体积混合溶液中球磨24小时后流延或者旋转涂布形成BaT13膜层上层的B1.5K0.5Ti03膜层。BaT13膜层下层的B1- 4Ti3012膜层的制备,称取0.7g由水热法制得的Bi4Ti3O1;^米颗粒,加入0.18g聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和IllyL邻苯二甲酸二丁酯(DBP),于3g甲苯-乙醇等体积混合溶液中球磨24小时后流延或者旋转涂布形成BaT13膜层下层的Bi4Ti3O12膜层。然后将制备好的三种膜层堆垛形成生胚,将生坯分别在500°C、900°C、1200?1250 °C退火3?12小时后,便可得到烧结体的多层铁电复合陶瓷块体。
【主权项】
1.一种多层铁电复合陶瓷块体,其为复合层,其特征在于,所述的复合层包括BaT13膜层,在所述BaT13膜层的上表面流延或者旋转涂布有B1.5KQ.5Ti03膜层,在所述BaT13膜层的下表面流延或者旋转涂布有Bi4Ti3O12膜层。2.根据权利要求1所述的多层铁电复合陶瓷块体,其特征在于,所述的多层铁电复合陶瓷块体的形状为正方形、长方形、圆形、圆环形或方环形。3.根据权利要求1所述的多层铁电复合陶瓷块体,其特征在于,所述的BaT13膜层的厚度范围区间为50?300微米。4.根据权利要求1所述的多层铁电复合陶瓷块体,其特征在于,所述的B1.5K0.5Ti03膜层的厚度范围区间为10?200微米。5.根据权利要求1所述的多层铁电复合陶瓷块体,其特征在于,所述的BiiTi3O12膜层的厚度范围区间为30?100微米。6.根据权利要求1-5任一项所述的多层铁电复合陶瓷块体,其特征在于,所述的多层铁电复合陶瓷块体的厚度范围区间为150?500微米。
【文档编号】C04B35/462GK205467687SQ201620222227
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】胡登卫, 牛晓梅, 王宏社, 王晓玲, 赵卫星, 王艳, 潘拴拴, 赵立芳, 郭进宝
【申请人】宝鸡文理学院
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1