【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及壓電陶瓷，特別是涉及一種多孔壓電陶瓷材料及其制備方法、多孔壓電陶瓷材料中間產物和壓電器件。
技術介紹
1、多孔壓電陶瓷屬于壓電復合材料(壓電相/空氣)，可應用于壓電水聲換能器。壓電水聲換能器分為兩類，分別為：借助壓電效應將電信號轉換為水聲信號的換能器，用來向水中輻射聲波，稱為發射換能器。借助壓電效應將聲信號轉換為電信號的換能器，用來接收水中的聲信號，稱為接收換能器，也稱水聽器。然而，傳統的多孔壓電陶瓷的低聲阻抗與高壓電性能無法兼顧，不利于廣泛應用。
技術實現思路
1、基于此，有必要針對如何實現低聲阻抗的同時保持優異的壓電性能的問題，提供一種多孔壓電陶瓷材料及其制備方法、多孔壓電陶瓷材料中間產物和壓電器件。
2、一種多孔壓電陶瓷材料，所述多孔壓電陶瓷材料的化學通式為：0.45pb(ni1/3nb2/3)o3-0.20pbzro3-0.35pbtio3。
3、本專利技術技術方案的多孔壓電陶瓷材料為多孔結構，以pzt作為基體，引入pnn作為第三組元，提高了純pzt的壓電性能。經過試驗驗證，本專利技術技術方案的多孔壓電陶瓷材料能夠實現低聲阻抗的同時保持優異的壓電性能，有利于廣泛應用。
4、在一個可行的實現方式中，所述多孔壓電陶瓷材料的聲阻抗為33mrayl～16mrayl，所述多孔壓電陶瓷材料的壓電系數d33為554pc/n～732pc/n，所述多孔壓電陶瓷材料的孔隙率為6％～27％。
5、一種多孔壓電陶瓷材料中間產物，所述多孔
6、本專利技術技術方案的多孔壓電陶瓷材料中間產物以pzt作為基體，引入pnn作為第三組元，提高了純pzt的壓電性能；此外，上述中間產物中包括造孔劑pmma，用于得到孔型優異的多孔壓電陶瓷材料，有利于實現低聲阻抗。經過試驗驗證，本專利技術技術方案的多孔壓電陶瓷材料中間產物能夠得到低聲阻抗兼備高壓電性能的多孔壓電陶瓷材料，有利于廣泛應用。例如有望應用于水聲換能器喝空氣換能器等領域。
7、在一個可行的實現方式中，所述pmma的尺寸為1μm～20μm。
8、一種多孔壓電陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
9、基于化學通式0.45pb(ni1/3nb2/3)o3-0.20pbzro3-0.35pbtio3的化學計量比，將pbo粉末、nio粉末、nb2o5粉末、zro2粉末、bi2o3粉末和tio2粉末混合均勻，之后進行預燒結處理，充分反應后得到陶瓷粉末；
10、將所述陶瓷粉末與聚甲基丙烯酸甲酯混合均勻，其中聚甲基丙烯酸甲酯的質量分數為x?wt％，其中，0＜x≤15，得到多孔壓電陶瓷材料中間產物；
11、將所述多孔壓電陶瓷材料中間產物進行造粒，之后壓制成型，得到陶瓷生胚片；以及
12、將所述陶瓷生胚片進行排粘和燒結處理，得到多孔壓電陶瓷材料。
13、本專利技術技術方案的多孔壓電陶瓷材料的制備方法簡單易行，成本低，可批量生產。采用上述制備方法制備得到的多孔壓電陶瓷材料為多孔結構，以pzt作為基體，引入pnn作為第三組元，提高了純pzt的壓電性能。經過試驗驗證，本專利技術技術方案的多孔壓電陶瓷材料能夠實現低聲阻抗的同時保持優異的壓電性能，有利于廣泛應用。
14、在一個可行的實現方式中，所述預燒結處理的溫度為700℃～900℃，所述預燒結處理的時間為1.5h～4h。
15、在一個可行的實現方式中，所述陶瓷粉末的尺寸為0.2mm以下；所述聚甲基丙烯酸甲酯的尺寸為1μm～20μm。
16、在一個可行的實現方式中，所述造粒的操作為：將所述多孔壓電陶瓷材料中間產物與粘結劑混合均勻，之后過80目篩網；其中，所述粘結劑的質量百分含量為6％～10％。
17、在一個可行的實現方式中，所述排粘的溫度為350℃～630℃，所述排粘的保溫時間為4h～6h；
18、所述燒結的溫度為1150℃～1270℃，所述燒結的保溫時間為2h～4h。
19、一種壓電器件，包括上述的多孔壓電陶瓷材料或者上述任一的多孔壓電陶瓷材料的制備方法制備得到的多孔壓電陶瓷材料。
20、本專利技術技術方案的壓電器件包括上述多孔壓電陶瓷材料，多孔壓電陶瓷材料為多孔結構，以pzt作為基體，引入pnn作為第三組元，能夠實現低聲阻抗的同時保持優異的壓電性能，有利于廣泛應用。
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1.一種多孔壓電陶瓷材料，其特征在于，所述多孔壓電陶瓷材料的化學通式為：0.45Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.20PbZrO3-0.35PbTiO3。
2.根據權利要求1所述的多孔壓電陶瓷材料，其特征在于，所述多孔壓電陶瓷材料的聲阻抗為33MRayl～16MRayl，所述多孔壓電陶瓷材料的壓電系數d33為554pC/N～732pC/N，所述多孔壓電陶瓷材料的孔隙率為6％～27％。
3.一種多孔壓電陶瓷材料中間產物，其特征在于，所述多孔壓電陶瓷材料中間產物的化學通式為：0.45Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.20PbZrO3-0.35PbTiO3+xwt％PMMA，其中，0＜x≤15。
4.根據權利要求3所述的多孔壓電陶瓷材料中間產物，其特征在于，所述PMMA的尺寸為1μm～20μm。
5.一種多孔壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的多孔壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述預燒結處理的溫度為700℃～900℃，所述預燒結處理的時間為1.5h～4h。
7.
8.根據權利要求5所述的多孔壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述造粒的操作為：將所述多孔壓電陶瓷材料中間產物與粘結劑混合均勻，之后過80目篩網；其中，所述粘結劑的質量百分含量為6％～10％。
9.根據權利要求5所述的多孔壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述排粘的溫度為350℃～630℃，所述排粘的保溫時間為4h～6h；
10.一種壓電器件，其特征在于，包括權利要求1或者2所述的多孔壓電陶瓷材料或者權利要求5～9中任一項所述的多孔壓電陶瓷材料的制備方法制備得到的多孔壓電陶瓷材料。
...【技術特征摘要】
1.一種多孔壓電陶瓷材料，其特征在于，所述多孔壓電陶瓷材料的化學通式為：0.45pb(ni1/3nb2/3)o3-0.20pbzro3-0.35pbtio3。
2.根據權利要求1所述的多孔壓電陶瓷材料，其特征在于，所述多孔壓電陶瓷材料的聲阻抗為33mrayl～16mrayl，所述多孔壓電陶瓷材料的壓電系數d33為554pc/n～732pc/n，所述多孔壓電陶瓷材料的孔隙率為6％～27％。
3.一種多孔壓電陶瓷材料中間產物，其特征在于，所述多孔壓電陶瓷材料中間產物的化學通式為：0.45pb(ni1/3nb2/3)o3-0.20pbzro3-0.35pbtio3+xwt％pmma，其中，0＜x≤15。
4.根據權利要求3所述的多孔壓電陶瓷材料中間產物，其特征在于，所述pmma的尺寸為1μm～20μm。
5.一種多孔壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：孫銘澤，曹文武，
申請(專利權)人：江蘇省聲學產業技術創新中心，
類型：發明
國別省市：
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