CN104529513A - 一种泡沫压电陶瓷及其制备方法 - Google Patents
一种泡沫压电陶瓷及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104529513A CN104529513A CN201410793058.6A CN201410793058A CN104529513A CN 104529513 A CN104529513 A CN 104529513A CN 201410793058 A CN201410793058 A CN 201410793058A CN 104529513 A CN104529513 A CN 104529513A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- foam
- piezoelectric ceramics
- ceramic
- preparation
- piezoelectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明涉及一种泡沫压电陶瓷的制备方法,属于陶瓷生产技术领域。该泡沫压电陶瓷的加工方法包括以下步骤:将PZT粉体、有机单体/交联剂、溶剂/分散剂球磨混合—加入催化剂、引发剂、短链两亲分子搅拌发泡—注模—干燥—烧结。该泡沫压电陶瓷具有高气孔率、孔径分布均匀、优良介电和压电性能,且工艺简单,可以广泛使用于水声传感器和医用超声换能器等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷及其制备方法,具体涉及一种泡沫压电陶瓷的制备方法,属于陶瓷生产技术领域。
背景技术
压电陶瓷是指把氧化物混合高温烧结、固相反应后而成的多晶体,并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称,是一种将电能转换为机械能,或将机械能转换为电能的功能陶瓷,是含高智能的新型功能电子材料。随着材料及工艺的不断研究和改良。压电陶瓷的技术应用愈来愈广,音转换器是最常见的应用之一,像拾音器、传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、材料的超声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。压电材料作为机、电、声、光、热敏感材料,在传感器、超声波换能器、压电引爆器、防核护目镜 、无损检测、声呐探测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用,世界各国都高度重视压电陶瓷材料的研究和开发。 随着高新技术的发展,压电陶瓷的应用必将越来越广阔,除了用于高科技领域,它更多的是在日常生活中为人们服务,为人们创造更美好的生活。
压电陶瓷是一种将电能转换为机械能,或将机械能转换为电能的功能陶瓷。锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷具有高的居里温度,优良的介电、压电性能和可靠性,是高灵敏度水声传感器和医用超声换能器的首选材料。
压电复合材料通过在压电陶瓷相中引入具有低密度、低介电性和无压电性的高分子聚合物(压电/聚合物复合材料)或空气相(多孔压电陶瓷),可以显著提高材料的 HFOM值,降低声阻抗,增加了材料的灵敏度和材料与媒介的声学匹配,非常适合于水声传感器和医用超声换能器的使用要求。
中国发明“三维压电陶瓷矢量水听器”,申请号201210372979.6公开了一种三维压电陶瓷矢量水听器,解决了现有水听器一致性无法保证、抗干扰能力差等缺陷,但是工艺复杂。
如何克服现有泡沫压电陶瓷加工过程中存在的工艺复杂,成本高,易老化的现象和介电性质、压电和机械性能差的问题,开发一种工艺简单,效果良好的泡沫压电陶瓷加工技术具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的是,针对现有泡沫压电陶瓷加工技术的不足,提供一种泡沫压电陶瓷及其制备方法,该陶瓷工艺简单,可以广泛使用于水声传感器和医用超声换能器等领域。
为了实现上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种泡沫压电陶瓷的制备方法,包括如下步骤:
(1)将 PZT 陶瓷粉体,分散剂及单体预混液混合球磨 5-10 h(转速为 800 r/min),得到分散均匀的陶瓷浆料;
(2)向陶瓷浆料中加入短链的两亲分子戊酸,并通过 HCl 或 NaOH调节合适的 pH 值,球磨 4 h(转速为 500 r/min),使短链的两亲分子充分修饰陶瓷颗粒表面;
(3)向陶瓷浆料中加入催化剂和引发剂并搅拌,搅拌器转速为 300 r/min,搅拌时间为 5 min,得到陶瓷泡沫浆料。把泡沫浆料注入模具,发生单体固化反应,制得泡沫压电陶瓷坯体;
(4)将陶瓷湿坯置于 40 °C 烘箱内干燥 24 h,之后在富铅的环境中高温烧结,制得泡沫 PZT 陶瓷。
步骤(1)所述的分散剂为0.5wt%的阿拉伯树胶;
步骤(2)所述的调节pH 值为5.0;
步骤(3)所述的分散剂为溶剂体积的0.5%的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺水溶液(40wt%),引发剂为1.0%的过硫酸铵溶液;
步骤(4)所述的高温烧结是1150℃高温烧结2 h。
经过反复试验和深入研究,添加 0.5 wt%的阿拉伯树胶分散剂,浆料的悬浮性和流动性良好,保证了浆料好的充型能力和浆料固化时坯体的均匀性;加入戊酸稳定泡沫使浆料具有更高的发泡率;添加溶剂体积的 0.5 %的 N,N,N’,N’-四甲基乙二胺水溶液(40 wt%)作为催化剂,1.0 %的过硫酸铵溶液作为引发剂,浆料可以在注模 5 min 后固化,保证了充足的操作时间和气孔的尺寸与形状;浆料pH为5.0时泡沫压电陶瓷发泡率最高,所得泡沫压电陶瓷孔隙率最高。
本发明的有益效果是:
本发明制备的泡沫压电陶瓷是具有高气孔率、孔径分布均匀、优良介电和压电性能的多孔PZT陶瓷。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步详细说明,这些实例仅用来说明本发明,并不限制本发明的范围;
实施例1
一种泡沫压电陶瓷的制备方法:其步骤为:
(1)经过反复试验和深入研究,添加 0.5 wt%的柠檬酸铵分散剂,浆料的悬浮性和流动性良好,保证了浆料好的充型能力和浆料固化时坯体的均匀性。
(2)加入丙酸稳定泡沫使浆料具有更高的发泡率。
(3)添加溶剂体积的 0.3 %的 N,N,N’,N’-四甲基乙二胺水溶液(40 wt%)作为催化剂,0.6%的过硫酸铵溶液作为引发剂,浆料可以在注模 5 min 后固化,保证了充足的操作时间和气孔的尺寸与形状。
(4)浆料pH为5.0时泡沫压电陶瓷发泡率最高,所得泡沫压电陶瓷孔隙率最高。
实施例2
一种泡沫压电陶瓷的制备方法:其步骤为:
(1)经过反复试验和深入研究,添加 0.5 wt%的聚乙二醇分散剂,浆料的悬浮性和流动性良好,保证了浆料好的充型能力和浆料固化时坯体的均匀性。
(2)加入戊酸稳定泡沫使浆料具有更高的发泡率。
(3)添加溶剂体积的 0.4 %的 N,N,N’,N’-四甲基乙二胺水溶液(40 wt%)作为催化剂,0.6 %的过硫酸铵溶液作为引发剂,浆料可以在注模 5 min 后固化,保证了充足的操作时间和气孔的尺寸与形状。
(4)浆料pH为5.0时泡沫压电陶瓷发泡率最高,所得泡沫压电陶瓷孔隙率最高。
实施例3
一种泡沫压电陶瓷的制备方法:其步骤为:
(1)经过反复试验和深入研究,添加 0.5 wt%的阿拉伯树胶分散剂,浆料的悬浮性和流动性良好,保证了浆料好的充型能力和浆料固化时坯体的均匀性。
(2)加入没食子酸内酯稳定泡沫使浆料具有更高的发泡率。
(3)添加溶剂体积的 0.8 %的 N,N,N’,N’-四甲基乙二胺水溶液(40 wt%)作为催化剂,1.6 %的过硫酸铵溶液作为引发剂,浆料可以在注模 5 min 后固化,保证了充足的操作时间和气孔的尺寸与形状。
(4)浆料pH为5.0时泡沫压电陶瓷发泡率最高,所得泡沫压电陶瓷孔隙率最高。
Claims (6)
1.一种泡沫压电陶瓷的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)将 PZT 陶瓷粉体,分散剂及单体预混液混合球磨 5-10 h(转速为 800 r/min),得到分散均匀的陶瓷浆料;
(2)向陶瓷浆料中加入短链的两亲分子戊酸或没食子酸丙酯,并通过 HCl 或 NaOH调节 pH 值,球磨 4 h(转速为 500 r/min),使短链的两亲分子充分修饰陶瓷颗粒表面;
(3)向陶瓷浆料中加入溶剂体积的0.5%的催化剂和1.0%的引发剂并搅拌,搅拌器转速为 300 r/min,搅拌时间为 5 min,得到陶瓷泡沫浆料;把泡沫浆料注入模具,发生单体固化反应,制得泡沫压电陶瓷坯体;
(4)将陶瓷湿坯置于 40 °C 烘箱内干燥 24 h,之后在富铅的环境中高温烧结,制得泡沫 PZT 陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫压电陶瓷的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的选用0.5wt%的阿拉伯树胶作为分散剂。
3.根据权利要求1所述的一种泡沫压电陶瓷的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述的将pH值调至5.0。
4.根据权利要求1所述的一种泡沫压电陶瓷的制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述的选用N,N,N’,N’-四甲基乙二胺水溶液(40wt%)作为催化剂和1.0%的过硫酸铵溶液作为引发剂。
5. 根据权利要求1所述的一种泡沫压电陶瓷的制备方法,其特征在于:步骤(4)中所述的选用1150℃高温烧结2 h。
6.一种泡沫压电陶瓷,其特征在于:根据权利要求1~5任意一项权利要求所述的方法制得泡沫压电陶瓷。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410793058.6A CN104529513A (zh) | 2014-12-20 | 2014-12-20 | 一种泡沫压电陶瓷及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410793058.6A CN104529513A (zh) | 2014-12-20 | 2014-12-20 | 一种泡沫压电陶瓷及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104529513A true CN104529513A (zh) | 2015-04-22 |
Family
ID=52845200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410793058.6A Pending CN104529513A (zh) | 2014-12-20 | 2014-12-20 | 一种泡沫压电陶瓷及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104529513A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108147780A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-06-12 | 雷春生 | 一种泡沫陶瓷浆料及其制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101787553A (zh) * | 2010-03-04 | 2010-07-28 | 西北工业大学 | 铌镁酸铅-钛酸铅厚膜的制备方法 |
CN102896686A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-01-30 | 清华大学 | 一种制备多孔陶瓷微珠的方法与装置 |
CN102951906A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-03-06 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种制备自增韧氮化硅陶瓷的方法 |
CN103224405A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-07-31 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种制备氮化硅泡沫陶瓷的方法 |
CN103910520A (zh) * | 2013-09-27 | 2014-07-09 | 郑州大学 | 一种氧化铝多孔陶瓷的制备方法 |
-
2014
- 2014-12-20 CN CN201410793058.6A patent/CN104529513A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101787553A (zh) * | 2010-03-04 | 2010-07-28 | 西北工业大学 | 铌镁酸铅-钛酸铅厚膜的制备方法 |
CN102896686A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-01-30 | 清华大学 | 一种制备多孔陶瓷微珠的方法与装置 |
CN102951906A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-03-06 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种制备自增韧氮化硅陶瓷的方法 |
CN103224405A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-07-31 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种制备氮化硅泡沫陶瓷的方法 |
CN103910520A (zh) * | 2013-09-27 | 2014-07-09 | 郑州大学 | 一种氧化铝多孔陶瓷的制备方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108147780A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-06-12 | 雷春生 | 一种泡沫陶瓷浆料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jain et al. | Dielectric and piezoelectric properties of PVDF/PZT composites: A review | |
Yang et al. | Microstructure and electrical properties of porous PZT ceramics fabricated by different methods | |
Wang et al. | Influence of nanofillers on electrical characteristics of epoxy resins insulation | |
CN107337807B (zh) | 一种凹凸棒石-云母基导电复合材料的制备方法 | |
Qiu et al. | Hierarchical assembly of tungsten spheres and epoxy composites in three-dimensional graphene foam and its enhanced acoustic performance as a backing material | |
CN109361373A (zh) | 一种柔性薄膜体声波谐振器及其制备方法 | |
Liu et al. | Effects of foam composition on the microstructure and piezoelectric properties of macroporous PZT ceramics from ultrastable particle-stabilized foams | |
CN102702652A (zh) | 一种高介电常数低损耗金属/聚合物复合材料及其制备方法 | |
WO2020201922A1 (en) | Flexible and low cost lead-free piezoelectric composites with high d33 values | |
WO2007102424A1 (ja) | 音響整合体、超音波振動子、および超音波流量計 | |
CN104529513A (zh) | 一种泡沫压电陶瓷及其制备方法 | |
CN110218451B (zh) | 具有可调负介电常数的石墨稀泡沫/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法 | |
Xie et al. | Fabrication of Fine‐Scale 1–3 Piezoelectric Arrays by Aqueous Gelcasting | |
CN107880309A (zh) | 合成橡胶材料‑磁性纳米粒子壁虎仿生表面及制备与应用 | |
JP4702349B2 (ja) | 超音波送受波器とそれを使用した超音波流れ測定装置 | |
CN106571423A (zh) | 一种针状水声换能器中的新型压电复合薄膜的制备方法 | |
Rymansaib et al. | Ultrasonic transducers made from freeze-cast porous piezoceramics | |
JP2008261732A (ja) | 超音波送受波器とそれを使用した超音流速流量計 | |
US8410664B2 (en) | Method for changing ultrasound wave frequency by using the acoustic matching layer | |
JP2010268262A (ja) | 音響整合体およびそれを備えた超音波送受波器 | |
CN100530737C (zh) | 一种高频3-3型复合压电陶瓷元件的制作方法 | |
RU2623693C2 (ru) | Способ получения композиционного пьезоматериала | |
CN114497352B (zh) | 具有微结构阵列的压电材料层及其制备方法和应用 | |
CN106543695B (zh) | 三维动作捕捉仪感测复合膜 | |
CN205303514U (zh) | 一种基于超声驻波场的包覆压电单元薄膜的制造装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150422 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |