本技术涉及一种新型铁酸铋-钛酸钡压电陶瓷及其制备工艺,该压电陶瓷采用A层、B层和A层的叠层结构设计。A层的化学通式为BaTiO3,具有特定的压电性能,通过精确控制各层的厚度和组成,实现了优异的压电效应和机械稳定性。
背景技术
压电陶瓷具备电能-机械能相互转换特性,广泛应用于兵器工业、航空航天、安防报警、医用设备、家用电器、石油勘探等。目前以锆钛酸铅(PZT)为代表的Pb基压电陶瓷以其优异的压电性能(d33
≥300pC/N)和高的居里温度(Tc≥300℃)占据主要的商用市场。随着铅对人体健康及环境保护意识越来越强,铅的使用受到了法律的限制,这促使人们寻找和开发无铅压电陶瓷作为PZT的有效替代品,因此寻求新型高温无铅压电陶瓷迫在眉睫。
当前热度比较高的无铅压电陶瓷有(Bi0.5
Na0.5
)TiO3
(TC
≈320℃)、BiFeO3
-BaTiO3
(TC
≈454℃)、(K0.5
Na0.5
)NbO3
(TC
≈420℃)、BaTiO3
(TC
≈115℃)。BiFeO3
-BaTiO3
基陶瓷由于其高的居里温度TC
≈454℃而备受关注,但是其低压电性能d33
≤120pC/N而限制了其应用,一般通过传统的离子掺杂、引入第三元、工艺优化等方法去调控。文献(S.Guan,H.Yang,G.Qiao,et al.,Journal of Electronic Materials,2020.49(10):p.6199-6207)通过将Li2
CO3
和CuO加入到0.7BF-0.3BT无铅压电陶瓷中,获得了压电常数d33
=168pC/N的优异性能,但在实现压电性能增强同时牺牲了热稳定性,这不利于BiFeO3
-BaTiO3
基陶瓷的高温应用。
实现思路