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涂布有Bi0.5K0.5TiO3膜層，在所述BaTiO3膜層的下表面流延或者旋轉涂布有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，涉及一種用于驅動器、傳感器、轉換器、壓敏器等器件的鐵電復合陶瓷塊體，特別涉及一種環境友好型的高性能、多層鐵電、壓電復合陶瓷塊體。
【背景技術】
[0002]隨著現代經濟和技術的快速發展，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，因而具有很強的毒性，在制備和使用過程中會給環境造成污染，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，在室溫附近會發生相變，導致其工區溫區狹窄。目前，研究最多的莫過于開發居里溫度高于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。
【實用新型內容】
[0003]鑒于現有技術的不足，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境造成污染。
[0004]為了實現本實用新型的技術目的，發明人通過大量的試驗研究發現，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，本發明人創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涂布有BiQ.5KQ.5Ti03膜層，在所述BaT13膜層的下表面流延或者旋轉涂布有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，其工作溫區將大大變寬，壓電性能增大。
[0007]優選地，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、圓環形、方環形或其它規則形狀。
[0008]優選地，如上所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其中的BaT13膜層的厚度范圍區間為50?300微米。
[0009]優選地，如上所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其中的BiQ.5KQ.5Ti03膜層的厚度范圍區間為10?200微米。
[0010]優選地，如上所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其中的Bi4Ti3O12膜層的厚度范圍區間為30?100微米。
[0011]進一步優選地，如上所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其厚度范圍區間為150?500微米。
[0012]與現有技術相比，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)本實用新型的生產工藝簡單，無需精密的儀器設備即可實現，成本低，可批量生產，容易實現工業化；
[0015](3)產品不含鉛，在其制備和使用過程中不會給環境造成污染，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。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創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膜層的厚度范圍區間為50?300微米，BiQ.5KQ.5Ti03膜層的厚度范圍區間為10?200微米，814打3012膜層的厚度范圍區間為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、圓環形、方環形或其它規則形狀。
[0021 ]實施例2:多層鐵電復合陶瓷塊體的制備。
[0022]根據實施例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涂布有B1.5KQ.5Ti03膜層，在所述BaT13膜層的下表面流延或者旋轉涂布有Bi4Ti3O12膜層。2.根據權利要求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、圓環形或方環形。3.根據權利要求1所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其特征在于，所述的BaT13膜層的厚度范圍區間為50?300微米。4.根據權利要求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膜層的厚度范圍區間為10?200微米。5.根據權利要求1所述的多層鐵電復合陶瓷塊體，其特征在于，所述的BiiTi3O12膜層的厚度范圍區間為30?100微米。6.根據權利要求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
【發明人】胡登衛, 牛曉梅, 王宏社, 王曉玲, 趙衛星, 王艷, 潘拴拴, 趙立芳, 郭進寶
【申請人】寶雞文理學院