一種多層鐵電復合陶瓷塊體的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種多層鐵電復合陶瓷塊體，該陶瓷塊體為復合層，所述的復合層包括BaTiO3膜層，在所述BaTiO3膜層的上表面流延或者旋轉(zhuǎn)涂布有Bi0.5K0.5TiO3膜層，在所述BaTiO3膜層的下表面流延或者旋轉(zhuǎn)涂布有Bi4Ti3O12膜層。本實用新型的這種構造，使其不僅具有BaTiO3的高壓電性能，而且由于BaTiO3上下表面各具有Bi0.5K0.5TiO3層和Bi4Ti3O12層，其工作溫區(qū)將大大變寬，壓電性能增大。
【專利說明】
一種多層鐵電復合陶瓷塊體
技術領域
[0001]本實用新型屬于壓電器件材料技術領域，涉及一種用于驅(qū)動器、傳感器、轉(zhuǎn)換器、壓敏器等器件的鐵電復合陶瓷塊體，特別涉及一種環(huán)境友好型的高性能、多層鐵電、壓電復合陶瓷塊體。
【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代經(jīng)濟和技術的快速發(fā)展，高性能壓電器件的需求急劇增加。由于PZT(Pb(Zr，Ti)O3)壓電陶瓷具有極高的壓電特性而被廣泛使用，但其含鉛且在熔點以上會快速揮發(fā)，因而具有很強的毒性，在制備和使用過程中會給環(huán)境造成污染，給生物和人類健康帶來巨大的傷害。在此背景之下，同樣具有較高壓電性能的無鉛鈣鈦礦結構的BaT13壓電陶瓷進入人們的關注視線。然而，BaT13的居里溫度僅為120°C，在室溫附近會發(fā)生相變，導致其工區(qū)溫區(qū)狹窄。目前，研究最多的莫過于開發(fā)居里溫度高于BaT13的其他無鉛壓電陶瓷，比如鎢青銅結構無鉛壓電陶瓷、鉍層狀無鉛壓電陶瓷和其他具有鈣鈦礦結構的無鉛壓電陶瓷。盡管如此，與BaT13相比，上述壓電陶瓷仍然達不到高性能壓電器件的機電耦合要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]鑒于現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種具有高壓電性能、寬工作區(qū)間的多層鐵電復合陶瓷塊體。該多層鐵電復合陶瓷塊體不含鉛，在其制備和使用過程中不會給環(huán)境造成污染。
[0004]為了實現(xiàn)本實用新型的技術目的，發(fā)明人通過大量的試驗研究發(fā)現(xiàn)，具有鈣鈦礦結構的BiQ.5KQ.5Ti03和鉍層狀結構的Bi4Ti3O12,雖然其壓電性能一般，但是具有較高的居里溫度。因此，本發(fā)明人創(chuàng)造性地將這些材料做成復合層，三者取長補短，從而得到了工作溫區(qū)大大變寬、壓電性能增大的多層鐵電復合陶瓷塊體。
[0005]具體地，實現(xiàn)本實用新型技術目的的技術方案概況如下:
[0006]一種多層鐵電復合陶瓷塊體，其為復合層，所述的復合層包括BaT13膜層，在所述BaT13膜層的上表面流延或者旋轉(zhuǎn)涂布有BiQ.5KQ.5Ti03膜層，在所述BaT13膜層的下表面流延或者旋轉(zhuǎn)涂布有Bi4Ti3O12膜層。本實用新型的這種構造，使其不僅具有BaT13的高壓電性能，而且由于BaT13上下表面各具有B1.5KQ.5Ti03層和Bi4Ti3O12層，其工作溫區(qū)將大大變寬，壓電性能增大。
[0007]優(yōu)選地，如上所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其中的多層鐵電復合陶瓷塊體的形狀為正方形、長方形、圓形、圓環(huán)形、方環(huán)形或其它規(guī)則形狀。
[0008]優(yōu)選地，如上所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其中的BaT13膜層的厚度范圍區(qū)間為50?300微米。
[0009]優(yōu)選地，如上所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其中的BiQ.5KQ.5Ti03膜層的厚度范圍區(qū)間為10?200微米。
[0010]優(yōu)選地，如上所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其中的Bi4Ti3O12膜層的厚度范圍區(qū)間為30?100微米。
[0011]進一步優(yōu)選地，如上所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其厚度范圍區(qū)間為150?500微米。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的多層鐵電復合陶瓷塊體具有如下優(yōu)點和進步性:
[0013](I)提供了一種具有高壓電性能的，工作溫度區(qū)間比較寬的多層鐵電復合陶瓷塊體，與一般的單一組分的陶瓷塊體相比，其壓電性能顯著提高；
[0014](2)本實用新型的生產(chǎn)工藝簡單，無需精密的儀器設備即可實現(xiàn)，成本低，可批量生產(chǎn)，容易實現(xiàn)工業(yè)化；
[0015](3)產(chǎn)品不含鉛，在其制備和使用過程中不會給環(huán)境造成污染，不會給生物和人類健康帶來傷害。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型多層鐵電復合陶瓷塊體的剖面圖；
[0017]其中:1為B1.5K().5Ti03膜層，2為BaT13膜層，3為Bi4Ti3O12膜層，4為B1.5K().5Ti03膜層和BaT13膜層的界面，5為BaT13膜層和Bi4Ti3O12膜層的界面。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0019]實施例1:多層鐵電復合陶瓷塊體的構造。
[0020]本實用新型利用已知的流延法或旋轉(zhuǎn)涂布法制備了一種多層鐵電復合陶瓷塊體。如圖1所示，該多層鐵電復合陶瓷塊體為一種復合層，其構造包括中間的BaT13膜層2;在BaT13膜層上表面流延或者旋轉(zhuǎn)涂布有BiQ.5KQ.5Ti03膜層I，二者的接觸面為界面4;以及在BaT13膜層的下表面流延或者旋轉(zhuǎn)涂布有Bi4Ti3O12膜層3，二者的接觸面為界面5。其中，BaT13膜層的厚度范圍區(qū)間為50?300微米，BiQ.5KQ.5Ti03膜層的厚度范圍區(qū)間為10?200微米，814打3012膜層的厚度范圍區(qū)間為30?100微米，該多層鐵電復合陶瓷塊體的整體厚度范圍區(qū)間為150?500微米。需要說明的是，本實用新型所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其形狀可以為正方形、長方形、圓形、圓環(huán)形、方環(huán)形或其它規(guī)則形狀。
[0021 ]實施例2:多層鐵電復合陶瓷塊體的制備。
[0022]根據(jù)實施例1設計的多層鐵電復合陶瓷塊體，其中間的BaT13膜層的制備，首先稱取0.9g由水熱法制得的BaT13納米顆粒，加入0.18g聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和IllyL鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)，于3g甲苯-乙醇等體積混合溶液中球磨24小時后流延或者旋轉(zhuǎn)涂布形成BaT13膜層。BaT13膜層上層的BiQ.5KQ.5Ti03膜層的制備，稱取0.5g由水熱法制得的B1.5KQ.5Ti03納米顆粒，加入0.24g聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和224yL鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)，于3g甲苯-乙醇等體積混合溶液中球磨24小時后流延或者旋轉(zhuǎn)涂布形成BaT13膜層上層的B1.5K0.5Ti03膜層。BaT13膜層下層的B1- 4Ti3012膜層的制備，稱取0.7g由水熱法制得的Bi4Ti3O1;^米顆粒，加入0.18g聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和IllyL鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)，于3g甲苯-乙醇等體積混合溶液中球磨24小時后流延或者旋轉(zhuǎn)涂布形成BaT13膜層下層的Bi4Ti3O12膜層。然后將制備好的三種膜層堆垛形成生胚，將生坯分別在500°C、900°C、1200?1250 °C退火3?12小時后，便可得到燒結體的多層鐵電復合陶瓷塊體。
【主權項】
1.一種多層鐵電復合陶瓷塊體，其為復合層，其特征在于，所述的復合層包括BaT13膜層，在所述BaT13膜層的上表面流延或者旋轉(zhuǎn)涂布有B1.5KQ.5Ti03膜層，在所述BaT13膜層的下表面流延或者旋轉(zhuǎn)涂布有Bi4Ti3O12膜層。2.根據(jù)權利要求1所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其特征在于，所述的多層鐵電復合陶瓷塊體的形狀為正方形、長方形、圓形、圓環(huán)形或方環(huán)形。3.根據(jù)權利要求1所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其特征在于，所述的BaT13膜層的厚度范圍區(qū)間為50?300微米。4.根據(jù)權利要求1所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其特征在于，所述的B1.5K0.5Ti03膜層的厚度范圍區(qū)間為10?200微米。5.根據(jù)權利要求1所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其特征在于，所述的BiiTi3O12膜層的厚度范圍區(qū)間為30?100微米。6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其特征在于，所述的多層鐵電復合陶瓷塊體的厚度范圍區(qū)間為150?500微米。
【文檔編號】C04B35/462GK205467687SQ201620222227
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】胡登衛(wèi), 牛曉梅, 王宏社, 王曉玲, 趙衛(wèi)星, 王艷, 潘拴拴, 趙立芳, 郭進寶
【申請人】寶雞文理學院