高功率應用ＮＢＴ基無鉛壓電材料制造技術

揭示式ｘＮａｍＢｉｎＴｉＯ３－ｙＫｍＢｉｎＴｉＯ３－ｚＬｉｍＢｉｎＴｉＯ３－ｐＢａＴｉＯ３，其中，（０＜ｘ≤１）、（０≤ｙ≤１）、（０≤ｚ≤１）、（０．３≤ｍ≤０．７）、（０．３≤ｎ≤０．７）、（０＜ｐ≤１）、（０．９≤ｍ／ｎ≤１．１）的壓電化合物，以及其摻雜變化，該材料適合于高功率應用。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請主張于2008年9月沈日提出申請的美國臨時專利申請案第61/194，461 號的優先權。所揭示的專利技術涉及硬無鉛壓電材料。
技術介紹
硬PZT鐵電材料，例如，PZT4以及PZT8，已經于過去半個世紀中作為高功率應用的支柱。然而，在電子裝置中PZT型態陶瓷里的鉛含量卻是個有關環保的問題。舉例而言，歐盟正在提出對于來自電氣及電子設備的廢棄物的指令，以及對于有害物質以及壽命終了運輸工具的限制。美國以及日本被預期會發布類似的環境規章。因此，有需要發展無鉛壓電陶瓷來取代鉛基材料。無鉛陶瓷化合物可歸類為三種主要型態，其所有都具有ABO3鈣鈦礦式(1) BaTiO3( “BT，，)，(2)K0.5Na0.5Nb03( “KNN，，)，以及(3)NaQ.5BiQ.5Ti03( “NBT，，)。然而，這些化合物不是展現出低Tc( ( 120°C )，就是顯現出低壓電活性，多個多型相變，以及限制其效用的去極化溫度。這些化合物的各種特性顯示于表I中。表I中，KCN為K4CuNb8O23,以及MPB 為準同型才畫界(Morphotropic Phase Boundary)。表I無鉛壓電體的介電特性和壓電特性。權利要求1.一種壓電化合物，具有式 xNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBinTi03-pBaTi03，其中(0<χ ≥ 1)、(0 ≥ y ≥ 1)、(0 ≥ ζ ≥ 1)、(0 < ρ ≥ 1)、(x+y+z+p = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)、 (0. 3 ≥ η ≥ 0. 7)以及(0. 9 ≥ m/n ≥ 1. 1)。2.一種壓電化合物，具有式((xNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBinTi03-pBaTi03)-rM)，其中 (0 < χ ≥ 1)、(0 ≥ y ≥ 1)、(0 ≥ ζ ≥ 1)、(0 < ρ ≥ 1)、(x+y+z-p = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)， (0.3≥η≥0.7)、(0. 9≥m/n≥1.1)以及(0wt%< r≥5wt% )，其中，r所根據的是落在XNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBinTi03-pBaTi03范圍內的化合物的重量，以及M為一摻雜齊u，選自由A1203、CoO、CO2O3> Re203> NiC03、MnO2, MnCO3,1 、氟化物及其混合物組成的組， 其中，Re為稀土元素。3.一種壓電化合物，具有式 xNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBanTi03，其中，(0 < χ ≥ 1)、(0<y ≥ 1)、(0 ^ ζ ^ 1), (x+y+z = 1)、(0. 3 ^ m ^ 0. 7), (0. 3 ^ η ^ 0. 7), (0. 9 < m+n<1. 1)以及(0 9 ^ m/n ^ 1. 1)。4.一種壓電化合物，具有式((xNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBanTi03) -vN)，其中，(0<χ ≥ 1)、(0 < y ≥ 1)、(0 ≥ ζ ≥ 1)、(x+y+z = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)、(0. 3 ≥ η ≥ 0. 7)， (0. 9 ≥ m/n ≥ 1. 1)、(0. 9 < m+n < 1. 1)以及 N 為一摻雜劑，選自由 Al203、Co0、Co203、Re203、 NiC03、MnO2, MnCO3> 1 、氟化物及其混合物組成的組，其中，Re為稀土元素，以及其中，(0 <v^5wt% )，其中，ν所根據的是落在式XNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBanTi03范圍內的化合物的重量。5.一種壓電化合物，具有式(XNamBinTiO3-YLimBinTiO3-ZBaTiO3) (III)，其中，(0<χ ≥ 1)、(0 < y ≥ 1)、(0 < ζ ≥ 1)、(x+y+z = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)、(0. 3 ≥ η ≥ 0. 7)、 (0. 9 < m+n < 1. 1)以及(0. 9 ≥ m/n ≥ 1. 1)。6.一種壓電化合物，具有式((XNa111BinTiO3-YLimBinTiO3-ZBaTiO3)-wN)，其中，(0<χ ≥ 1)、(0 < y ≥ 1)、(0 < ζ ≥ 1)、(x+y+z = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)、(0. 3 ≥ η ≥ 0. 7)、 (0. 9 < m+n < 1. 1)、(0. 9≥m/n≥1. 1)以及(0 < w≥5wt% )，其中，w所根據的是落在式XNamBinTi03-yLimBinTi03-ZBaTi03范圍內的化合物的重量，以及其中，N為一摻雜劑，選自由 A1203、CoO、Co2O3> Re2O3> NiC03、MnO2, MnCO3> 1 、氟化物及其混合物組成的組，其中，Re 為稀土元素。7.根據權利要求2所述的化合物，其中，M為MnO2,χ為0. 79，y為0. 14，ζ = 0，ρ為 0. 07，以及 r 為 0. 5%。8.根據權利要求7所述的化合物，其中，m= 0. 5，以及η = 0. 495。9.根據權利要求2所述的化合物，其中，M為Co2O3，χ為0.80，y為0. 102，ζ為0. 03，ρ 為0. 068，以及r為1.5%。10.根據權利要求9所述的化合物，其中，m= 0. 5，以及η = 0. 495。11.一種壓電化合物，具有式 XNatl.SBia5TiO3ILia5Bia5TiO3-ZBaTiO3,其中， (0. 3 ≥ χ ≥ 0. 95)、(0 < y ≥ 0. 7)、(0 < ζ ≥ 0. 2)，以及(x+y+z = 1)。12.—種制造具有式XNaa5Bia JiO3-YKa5Bia JiO3-ZBaTiO3的壓電化合物的方法，其中，(0<x≥1)，(0 < y ^ 1), (0<z< 1)，以及(x+y+z = 1)，包括以適于產生落在χ Na0.5Bi0.5Ti03-yK0.5Bi0.5Ti03-zBaTi03 中的一化合物的量形成起始材料 K2C03、Na2C03、Li2C03、 BaCO3> Bi2O3或TW2的一混合物，將該混合物在大約800°C至大約950°C下鍛燒大約0. 5小時至大約2小時，以產出一已鍛燒混合物，將該已鍛燒混合物研磨至大約0. 5微米至大約2微米的一顆粒尺寸，以產生一已鍛燒混合物，將該已鍛燒混合物于大約3000PSI至大約10000PSI下進行壓縮，以產出一預形成物，將該預形成物加熱至于大約500°C至大約 600°C，以產出一生預形成物，將該生預形成物于大約1060°C至大約1220°C下結燒大約0. 5 小時至大約2小時，以產出具有式XNaa5Bia 5Ti03-yKa5BiQ.5Ti03-ZBaTi03，其中(0 < χ≤1)， (0 &l本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種壓電化合物，具有式ｘＮａｍＢｉｎＴｉＯ３－ｙＫｍＢｉｎＴｉＯ３－ｚＬｉｍＢｉｎＴｉＯ３－ｐＢａＴｉＯ３，其中（０＜ｘ≤１）、（０≤ｙ≤１）、（０≤ｚ≤１）、（０＜ｐ≤１）、（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｐ＝１）、（０．３≤ｍ≤０．７）、（０．３≤ｎ≤０．７）以及（０．９≤ｍ／ｎ≤１．１）。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張書軍，
申請(專利權)人：賓州研究基金會，
類型：發明
國別省市：US