所属领域： A 电子信息技术

技术成果简介

目前，在无铅电致伸缩陶瓷的研究中，三类具有钙钛矿结构的无铅陶瓷，即钛酸钡(BaTiO3：BT)系，钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3：BNT)系和铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3：KNN)系，以其具有优良的电学性能及可望能够采用传统制备工艺规模化生产进行制作而受到广泛研究。其中，铌酸钾钠基无铅陶瓷以其相对优异的电学性能而倍受关注，被认为是最有望取代铅基电致伸缩陶瓷的无铅陶瓷体系之一，但纯组分KNN陶瓷很难通过普通的固相烧结法来烧结致密化。且总体来说，无铅电致伸缩陶瓷性能尚未达到完全取代铅基电致伸缩陶瓷的要求，这对无铅电致伸缩陶瓷的研究提出了严峻的挑战。虽然有些发达国家，尤其是日本在环保型无铅电致伸缩材料及器件应用等方面已取得重要进展，但对核心技术进行封锁。因此，研究开发环境协调性好的无铅电致伸缩陶瓷材料已成为一项关系到电子技术可持续发展的紧迫、且意义重大的任务。为了解决现有技术中的不足，本发明公开了一种基于双位掺杂的铌酸钾钠基无铅电致伸缩陶瓷及其制备方法与应用，所述无铅电致伸缩陶瓷组分组成如下述通式所示:(1‑x‑y)(K0.6Na0.4)NbO3‑xNaSbO3‑yBi0.7Na0.5ZrO3‑aFe2O3表示，通式中的x、y、a取值分别为：0.05≤x≤0.09，0.01≤y≤0.05，0.001≤a≤0.01。本发明所制备的铌酸钾钠基无铅电致伸缩陶瓷具有良好的优异的电致伸缩应变、电致伸缩系数和温度稳定性，其电致伸缩应变可达0.1％、电致伸缩系数可达0.047m4/C2，且电致伸缩系数在室温至180℃的宽温区内保持稳定，可在驱动器和微位移控制器等电子器件中获得应用，对取代铅基电致伸缩材料具有重大意义。

技术成果前景

1、本发明提供的基于双位掺杂的铌酸钾钠基无铅电致伸缩陶瓷，在铌酸钾钠陶瓷体系中通过A位掺杂Bi3+和B位掺杂Zr4+、Sb5+，引入A位缺位和氧空位来打破原有的长程铁电有序，获得在室温下具有强弛豫性的无铅电致伸缩陶瓷，该无铅电致伸缩陶瓷具有高的电致伸缩应变、大的电致伸缩系数和温度稳定性，其电致伸缩应变高达0.1％，电致伸缩系数可达0.047m4/C2，且电致伸缩系数在室温至180℃的宽温区内保持稳定。2、本发明提供的基于双位掺杂的铌酸钾钠基无铅电致伸缩陶瓷，可以采用工业原料经传统陶瓷制备技术获得，工艺成熟，流程简单，易于实现，有利于工业化规模生产。3、本发明提供的基于双位掺杂的铌酸钾钠基无铅电致伸缩陶瓷，基于优异的电致伸缩应变、电致伸缩系数和温度稳定性，且对环境友好，该无铅电致伸缩陶瓷可在驱动器和微位移控制器等电子器件中获得应用，对取代铅基电致伸缩材料具有重大意义。