CN116916732A - 一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电致伸缩多层陶瓷驱动器制备技术领域，具体涉及一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法。本发明中的制备方法包括流延获得单层织构坯体、丝网印刷内电极、叠层热压、烧结获得多层陶瓷驱动器等步骤。和钛酸钡基织构块体陶瓷驱动器相比，本发明的方法制备的钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器，电致伸缩应变达到0.157％，电致伸缩系数达到0.061m4/C2，相比于未织构0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3‑0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3陶瓷基体约0.04m4/C2的电致伸缩系数提升约50％，效果显著。其驱动电场得到显著提升的同时可以在高的服役电场下获得更为优异的电致伸缩应变性能。本发明的制备方法简便易行、对设备要求低、反应条件易控、重复性好。
Description
技术领域
本发明涉及电致伸缩多层陶瓷驱动器制备技术领域，具体涉及一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法。
背景技术
常规压电陶瓷的电致应变滞回度较大，使用前需要进行预极化，并且使用温度受到退极化温度的影响，因此某些特殊使用环境下，比如昼夜温差剧烈的太空环境，工作温度较高的火箭发动机和地下高温油田的勘探和开发，无法满足应用需求。而电致伸缩效应存在于任一晶体结构，因此不受居里温度和退极化温度的限制，理论上电致伸缩应变可以满足从超低温到超高温的使用温度范畴。但是相对于逆压电效应贡献的电致应变，电致伸缩效应产生的应变较小，因此通常电致伸缩驱动器通常体积更大，驱动电场更高从而满足使用要求。更大的体积使得电致伸缩驱动器无法满足现有的电子器件小型化和集成化设计需求，更高的驱动电场也提高了系统失效的风险。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提出了一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，选用具有高电致伸缩系数的钛酸钡(BaTiO3)陶瓷为基体，通过组分改性降低应变滞回，作为电致伸缩材料。在此基础上，通过织构工艺利用晶体电致伸缩系数性能各向异性的特性，使得陶瓷晶体朝向具有最大电致伸缩应变的生长来进一步获得更高的电致伸缩系数和应变性能的提升。同时，制备织构陶瓷所使用的流延技术也是制备多层陶瓷器件的基础，二者可以很好的结合，通过降低器件的单层厚度，在同样的电压下提升驱动电场和服役电场进一步获得高电场下的电致伸缩应变性能。以此来满足高应变和低驱动电压的设计需求，以解决目前电致伸缩驱动器应变小、体积大和低驱动电压高的现状。本方法既能节省工艺成本，提高驱动器的致密度的同时，也能提高器件的驱动电场和服役电场。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，包括：
步骤1：将钛酸钡基陶瓷基体粉体、混合溶剂和分散剂加入到球磨罐中球磨，然后加入BaTO3模板继续球磨，得到浆料；
步骤2：将步骤1得到的浆料除泡，然后在流延机上流延成膜带，最后切割成膜片；
步骤3：将步骤2的膜片印刷上铂电极后自然晾干，然后进行叠层处理；
步骤4：将步骤3叠层后的样品依次热压、冷等静压、煅烧、冷等静压、烧结热处理；
步骤5：将步骤4处理得到的样品裸漏出内电极的两端涂刷上导电银浆，并利用马弗炉在600℃下保温10min以制备出外电极，得到钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器。
优选的，所述步骤1包括：
步骤1.1：将钛酸钡基陶瓷基体粉体和混合溶剂、分散剂加入到球磨罐中，球磨12h；
步骤1.2：步骤1.1球磨后在球磨罐中加入粘结剂和塑化剂，继续球磨12h；
步骤1.3：在球磨罐中继续加入BaTO3模板，球磨2h得到浆料。
优选的，所述步骤2包括：
步骤2.1：将步骤1制备的浆料置于烧杯中，放入除泡机中进行除泡；
步骤2.2：将步骤2.1除泡后的浆料在流延机上流延成膜带；
步骤2.3：将步骤2.2中得到的膜带通过切割机切割成30cm×30cm的正方形膜片。
优选的，所述步骤3包括：
步骤3.1：利用丝网印刷模具对步骤2膜片印刷上铂电极后自然晾干；
步骤3.2：依照电极的位置将步骤3.1处理得到的膜片进行叠层处理。
优选的，所述步骤4包括：
步骤4.1：将步骤3中得到的叠层后的样品利用热压机在40℃、1MPa下热压15min；
步骤4.2：将步骤4.1处理得到的样品放入冷等静压机中在200MPa下保压5min；
步骤4.3：将步骤4.2处理得到的样品在空气气氛中煅烧排除有机物；
步骤4.4：将步骤4.3处理得到的样品放入冷等静压机中在200MPa下保压5min；
步骤4.5：将步骤4.4处理后得到的样品于1460℃烧结处理，随炉冷却至室温。
优选的，所述步骤1.1中加入的混合溶剂为质量比为X:Y的乙醇和丁酮的混合溶剂，分散剂为三油酸甘油酯。
优选的，步骤1.2中加入的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，塑化剂为邻苯二甲酸二丁酯。
优选的，步骤1.3首先制备Bi4Ti3O12和BaBi4Ti4O15前驱体，然后以BaCO3与BaBi4Ti4O15制备BaTiO3模板，其中BaCO3与BaBi4Ti4O15的摩尔比为4.4:1，BaTiO3模板尺寸为5-10μm，厚度为1μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.通过本发明所述的织构化陶瓷制备方法，可以利用晶体电致伸缩系数性能各向异性的特性，使得陶瓷晶粒朝向具有最大电致伸缩应变的生长来进一步获得更高的电致伸缩系数和应变性能的提升。最终，本发明获得的钛酸钡基织构电致伸缩陶瓷的电致伸缩系数可以达到0.06m4/C2以上，而结合丝网印刷和共烧工艺制备获得的驱动器件在60kV/cm电场下电致应变可以达到0.15％。非织构陶瓷由于陶瓷晶粒取向是随机的，陶瓷整体的电致伸缩系数相当于是各个方向的平均值，而织构化得到的晶粒定向取向陶瓷由于晶粒都满足最大电致伸缩方向生长，因此织构陶瓷的电致伸缩系数相比于非织构陶瓷提升明显，并且器件原型可以在更高的服役电场下获得更为优异的电致伸缩应变性能。
2.本发明所述的制备方法简便易行，其中关键步骤微晶模板的制备技术成熟，可以通过反应温度和时间有效控制微晶模板的尺寸；流延技术已经广泛应用于多层电子陶瓷器件的制备。本方法对对设备要求低、反应条件易控、重复性好，使用传统陶瓷制备的行星式球磨机和烧结炉，及已经工业化的流延机和热压机器即可完成方法的工艺制备。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1中：(a1)铁电陶瓷的电滞回线，(a2)铁电陶瓷的双轴应变曲线，(a3)铁电陶瓷极化后的单轴应变曲线。(b1)弛豫铁电陶瓷的电滞回线，(b2)弛豫铁电陶瓷的双轴应变曲线，(b3)弛豫铁电陶瓷的单轴应变曲线。(c1)实施例1中通过织构工艺实现电致伸缩应变性能提升的示意图。(c2)实施例1中通过流延制备薄层器件实现的高服役电场下的应变性能提升。
图2为实施例1制备多层陶瓷器件的工艺流程图
图3为不同BaTO3模板含量的0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3织构电致伸缩多层陶瓷驱动器综合电学性能，测试电场都为60kV/cm。(a)实施例1中0.04mol BaTO3模板的BCZT织构陶瓷的室温电滞回线，(b)实施例1室温双轴电致伸缩应变，(c)实施例1电致伸缩系数拟合图。(d)实施例2中0.06mol BaTO3模板的BCZT织构陶瓷的室温电滞回线，(e)实施例2室温双轴电致伸缩应变，(f)实施例2电致伸缩系数拟合图。
图4为本发明的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，包括：
步骤1：将钛酸钡基陶瓷基体粉体、混合溶剂和分散剂加入到球磨罐中球磨，然后加入BaTO3模板继续球磨，得到浆料。具体为：
步骤1.1：固相烧结法制备得到的粒径在100nm左右的0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3陶瓷基体粉体，质量比为1:1的乙醇和丁酮的混合溶剂，分散剂为三油酸甘油酯，将钛酸钡基陶瓷基体粉体、混合溶剂和分散剂以质量比为3：2：1的比例加入到球磨罐中，以直径为10mm和直径为5mm的氧化锆球按照1:2的个数比组成球磨介质，氧化锆球与参与球磨的化学试剂的体积比为1：1，球磨时转速为270r/min，球磨12h；
步骤1.2：步骤1.1球磨后在球磨罐中加入粘结剂和塑化剂，粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，塑化剂为邻苯二甲酸二丁酯，其中，
0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3陶瓷基体粉体、粘结剂和塑化剂的质量比为16：1：1，继续球磨12h；
步骤1.3：采用熔盐法，首先制备Bi4Ti3O12和BaBi4Ti4O15前驱体，然后以BaCO3与BaBi4Ti4O15制备BaTiO3模板，其中BaCO3与BaBi4Ti4O15的摩尔比为4.4:1，二者通过拓扑化学反应在970℃煅烧得到尺寸为5-10μm，厚度为1μm的BaTiO3模板，在球磨罐中加入制备的BaTiO3模板，其中0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3陶瓷基体粉体与BaTiO3模板的摩尔比为1：0.04，球磨2h。
其中，BaTiO3模板的合成包括以下步骤：
S1:Bi4Ti3O12前驱体的制备
按照摩尔比2:3称取一定量的Bi2O3和TiO2，加入等质量的NaCl、KCl熔盐，其中NaCl和KCl按照摩尔比1:1进行称量。球磨混合均匀，烘干。将原料粉末放入石英坩埚中，加盖。将坩埚放入烧结炉，以5℃/min的升温速率升高到1050℃，保温1h。待烧结炉温度降到室温后，将坩埚取出。将反应后的熔融物加入热的去离子水中，搅拌清晰去除熔盐，得到片状Bi4Ti3O12前驱体。
S2:以BaCO3、TiO2和第一步合成的Bi4Ti3O12前驱体为原料，摩尔比为1:1:4，加入等质量的KCl和BaCl2·2H2O熔盐，其中KCl和BaCl2·2H2O摩尔比为1:1。球磨混合均匀，烘干。将原料粉末放入石英坩埚中，加盖。将坩埚放入烧结炉，以5℃/min的升温速率升高到1080℃，保温3h。熔盐清洗过程与上一步相同，得到BaBi4Ti4O15前驱体。
S3:以BaCO3和第二步合成的BaBi4Ti4O15前驱体为原料，BaCO3与BaBi4Ti4O15摩尔比为4.4:1。加入与原料等质量的KCl和NaCl熔盐，KCl和NaCl按照摩尔比1:1。球磨混合烘干后，置于坩埚，以5℃/min的升温速率升高到970℃，保温3h。盐清洗过程与上一步相同。得到分散的BaTiO3模板后，使用2mol/L的稀硝酸洗去反应副产物中Bi2O3。烘干后得到片状BaTiO3模板。
步骤2：将步骤1得到的浆料除泡，然后在流延机上流延成膜带，最后切割成膜片。具体为：
步骤2.1：将步骤1制备的浆料置于烧杯中，放入除泡机中进行除泡3h；
步骤2.2：将步骤2.1除泡后的浆料在流延机上流延成膜带，流延机刮刀高度设置为50μm，膜带传送速度设置为20cm/min，室温晾置12h；
步骤2.3：将步骤2.2中得到的膜带通过切割机切割成30cm×30cm的正方形膜片。
步骤3：将步骤2的膜片印刷上铂电极后自然晾干，然后进行叠层处理。具体为：
步骤3.1：利用丝网印刷模具对步骤2膜片印刷上铂电极后自然晾干；
步骤3.2：依照电极的位置将步骤3.1处理得到的膜片进行叠层处理，叠层时使相邻两个内电极以插指形式部分面积错对。
步骤4：将步骤3叠层后的样品依次热压、冷等静压、煅烧、冷等静压、烧结热处理。具体为：
步骤4.1：将步骤3中得到的叠层后的样品利用热压机在40℃、1MPa下热压15min；
步骤4.2：将步骤4.1处理得到的样品放入冷等静压机中在200MPa下保压5min；
步骤4.3：将步骤4.2处理得到的样品在空气气氛中煅烧排除有机物，将样品置于马弗炉中，由室温以0.2℃/min的升温速率升温至600℃后保温2h；
步骤4.4：将步骤4.3处理得到的样品放入冷等静压机中在200MPa下保压5min；
步骤4.5：步骤(12)处理后得到的样品于1460℃烧结处理，样品被置于马弗炉中，由室温以1℃/min的升温速率升温至1460℃后保温2h，而后随炉冷却至室温。
步骤5：将步骤4处理得到的样品裸漏出内电极的两端涂刷上导电银浆，并利用马弗炉在600℃下保温10min以制备出外电极，得到钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器。
测试可得，如图1(c1)所示，实施例1中通过织构工艺实现电致伸缩应变性能得到了增强。(c2)实施例1中通过流延制备薄层器件实现的高服役电场下的应变性能得到了再次提升。
测试实施例1中制备的0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的室温电滞回线和电致应变。
实施例1中制备了0.04mol BaTO3模板含量的0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3织构电致伸缩多层陶瓷驱动器，在6060kV/cm的测试电场下，织构陶瓷的电滞回线如图3(a)所示，60kV/cm电场下的室温电滞回线为典型的弛豫铁电体的电滞回线形状，电滞回线的滞回度较小，只表现出微弱的矫顽场和剩余极化。室温双轴电致伸缩应变如图3(b)所示，室温电致应变曲线的滞回度也非常小，对应的电致应变值达到0.142％。电致伸缩系数拟合曲线如图3(c)所示，通过二次曲线拟合，得到60kV/cm电场下的电致伸缩系数达到0.052m4/C2。
实施例2
一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，包括：
步骤1：将钛酸钡基陶瓷基体粉体、混合溶剂和分散剂加入到球磨罐中球磨，然后加入BaTO3模板继续球磨，得到浆料。具体为：
步骤1.1：固相烧结法制备得到的粒径在100nm左右的0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3陶瓷基体粉体，质量比为1:1的乙醇和丁酮的混合溶剂，分散剂为三油酸甘油酯，将钛酸钡基陶瓷基体粉体、混合溶剂和分散剂以质量比为3：2：1的比例加入到球磨罐中，以直径为10mm和直径为5mm的氧化锆球按照1:2的个数比组成球磨介质，氧化锆球与参与球磨的化学试剂的体积比为1：1，球磨时转速为300r/min，球磨12h；
步骤1.2：步骤1.1球磨后在球磨罐中加入粘结剂和塑化剂，粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，塑化剂为邻苯二甲酸二丁酯，其中，
0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3陶瓷基体粉体、粘结剂和塑化剂的质量比为16：1：1，继续球磨12h；
步骤1.3：采用熔盐法，首先制备Bi4Ti3O12和BaBi4Ti4O15前驱体，然后以BaCO3与BaBi4Ti4O15制备BaTiO3模板，其中BaCO3与BaBi4Ti4O15的摩尔比为4.4:1，二者通过拓扑化学反应在970℃煅烧得到尺寸为5-10μm，厚度为1μm的BaTiO3模板，在球磨罐中加入制备的BaTO3模板，其中0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3陶瓷基体粉体与BaTO3模板的摩尔比为1：0.06，球磨2h。
其中，BaTiO3模板的合成包括以下步骤：
S1:Bi4Ti3O12前驱体的制备
按照摩尔比2:3称取一定量的Bi2O3和TiO2，加入等质量的NaCl、KCl熔盐，其中NaCl和KCl按照摩尔比1:1进行称量。球磨混合均匀，烘干。将原料粉末放入石英坩埚中，加盖。将坩埚放入烧结炉，以5℃/min的升温速率升高到1050℃，保温1h。待烧结炉温度降到室温后，将坩埚取出。将反应后的熔融物加入热的去离子水中，搅拌清晰去除熔盐，得到片状Bi4Ti3O12前驱体。
S2:以BaCO3、TiO2和第一步合成的Bi4Ti3O12前驱体为原料，摩尔比为1:1:4，加入等质量的KCl和BaCl2·2H2O熔盐，其中KCl和BaCl2·2H2O摩尔比为1:1。球磨混合均匀，烘干。将原料粉末放入石英坩埚中，加盖。将坩埚放入烧结炉，以5℃/min的升温速率升高到1080℃，保温3h。熔盐清洗过程与上一步相同，得到BaBi4Ti4O15前驱体。
S3:以BaCO3和第二步合成的BaBi4Ti4O15前驱体为原料，BaCO3与BaBi4Ti4O15摩尔比为4.4:1。加入与原料等质量的KCl和NaCl熔盐，KCl和NaCl按照摩尔比1:1。球磨混合烘干后，置于坩埚，以5℃/min的升温速率升高到970℃，保温3h。盐清洗过程与上一步相同。得到分散的BaTiO3模板后，使用2mol/L的稀硝酸洗去反应副产物中Bi2O3。烘干后得到片状BaTiO3模板。
步骤2：将步骤1得到的浆料除泡，然后在流延机上流延成膜带，最后切割成膜片。具体为：
步骤2.1：将步骤1制备的浆料置于烧杯中，放入除泡机中进行除泡3h；
步骤2.2：将步骤2.1除泡后的浆料在流延机上流延成膜带，流延机刮刀高度设置为50μm，膜带传送速度设置为20cm/min，室温晾置24h；
步骤2.3：将步骤2.2中得到的膜带通过切割机切割成30cm×30cm的正方形膜片。
步骤3：将步骤2的膜片印刷上铂电极后自然晾干，然后进行叠层处理。具体为：
步骤3.1：利用丝网印刷模具对步骤2膜片印刷上铂电极后自然晾干；
步骤3.2：依照电极的位置将步骤3.1处理得到的膜片进行叠层处理，叠层时使相邻两个内电极以插指形式部分面积错对。
步骤4：将步骤3叠层后的样品依次热压、冷等静压、煅烧、冷等静压、烧结热处理。具体为：
步骤4.1：将步骤3中得到的叠层后的样品利用热压机在40℃、0.5MPa下热压20min；
步骤4.2：将步骤4.1处理得到的样品放入冷等静压机中在240MPa下保压10min；
步骤4.3：将步骤4.2处理得到的样品在空气气氛中煅烧排除有机物，将样品置于马弗炉中，由室温以0.2℃/min的升温速率升温至600℃后保温4h；
步骤4.4：将步骤4.3处理得到的样品放入冷等静压机中在240MPa下保压10min；
步骤4.5：步骤(12)处理后得到的样品于1460℃烧结处理，样品被置于马弗炉中，由室温以1℃/min的升温速率升温至1460℃后保温2h，而后随炉冷却至室温。
步骤5：将步骤4处理得到的样品裸漏出内电极的两端涂刷上导电银浆，并利用马弗炉在600℃下保温30min以制备出外电极，得到钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器。
实施例2中制备的钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的室温电滞回线和电致应变的测试结果如图3(d)-(f)所示。
实施例2制备得到的钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器与实施例1中的制备的驱动器的化学组成都为0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3，但是实施例2中加入的BT模板含量更高，因此实施例2织构陶瓷具有更高的织构度。实施例2中得到的织构陶瓷器件的室温电滞回线和电致应变性质与实施例1相似，如图3(d)和3(e)所示。在60kV/cm电场下，室温条件下电致应变曲线滞回度非常小，对应的电致伸缩应变达到0.157％，见图3(e)。通过二次曲线拟合，得到实施例2织构陶瓷的电致伸缩系数达到0.061m4/C2，如图3(f)所示。相比于0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3陶瓷基体约0.04m4/C2的电致伸缩系数提升约50％，效果显著。
其原因在于：Ba2+和Ca2+占据晶胞A位，半径较小的Ca2+使氧八面体的空隙减小，Ti4+和Zr4+占据晶胞B位，半径较大的Zr4+离子的位移距离进一步缩短，从而使晶体的自发极化减弱，诱导铁电-弛豫转变。并且在模板的影响下，陶瓷晶粒取向生长，集中于电致伸缩系数最大的<100>方向。通过本发明制备的钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器可以通过提高钛酸钡基陶瓷的驱动电场和服役电场进一步提升高电场下的电致伸缩应变性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，其特征在于：包括：
步骤1：将钛酸钡基陶瓷基体粉体、混合溶剂和分散剂加入到球磨罐中球磨，然后加入BaTO3模板继续球磨，得到浆料；
步骤2：将步骤1得到的浆料除泡，然后在流延机上流延成膜带，最后切割成膜片；
步骤3：将步骤2的膜片印刷上铂电极后自然晾干，然后进行叠层处理；
步骤4：将步骤3叠层后的样品依次热压、冷等静压、煅烧、冷等静压、烧结热处理；
步骤5：将步骤4处理得到的样品裸漏出内电极的两端涂刷上导电银浆，并利用马弗炉在600℃下保温10min以制备出外电极，得到钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器。
2.根据权利要求1所述的一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤1包括：
步骤1.1：将钛酸钡基陶瓷基体粉体和混合溶剂、分散剂加入到球磨罐中，球磨12h；
步骤1.2：步骤1.1球磨后在球磨罐中加入粘结剂和塑化剂，继续球磨12h；
步骤1.3：在球磨罐中继续加入BaTO3模板，球磨2h得到浆料。
3.根据权利要求2所述的一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤2包括：
步骤2.1：将步骤1制备的浆料置于烧杯中，放入除泡机中进行除泡；
步骤2.2：将步骤2.1除泡后的浆料在流延机上流延成膜带；
步骤2.3：将步骤2.2中得到的膜带通过切割机切割成30cm×30cm的正方形膜片。
4.根据权利要求3所述的一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤3包括：
步骤3.1：利用丝网印刷模具对步骤2膜片印刷上铂电极后自然晾干；
步骤3.2：依照电极的位置将步骤3.1处理得到的膜片进行叠层处理。
5.根据权利要求4所述的一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤4包括：
步骤4.1：将步骤3中得到的叠层后的样品利用热压机在40℃、1MPa下热压15min；
步骤4.2：将步骤4.2处理得到的样品放入冷等静压机中在200MPa下保压5min；
步骤4.3：将步骤4.2处理得到的样品在空气气氛中煅烧排除有机物；
步骤4.4：将步骤4.3处理得到的样品放入冷等静压机中在200MPa下保压5min；
步骤4.5：将步骤4.4处理后得到的样品于1460℃烧结处理，随炉冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤1.1中加入的混合溶剂为质量比为X:Y的乙醇和丁酮的混合溶剂，分散剂为三油酸甘油酯。
7.根据权利要求6所述的一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，其特征在于：步骤1.2中加入的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，塑化剂为邻苯二甲酸二丁酯。
8.根据权利要求7所述的一种钛酸钡基织构电致伸缩多层陶瓷驱动器的制备方法，其特征在于：步骤1.3中加入的BaTO3模板是采用熔盐法，通过拓扑化学反应制备出的Bi4Ti3O12、BaBi4TiO15前驱体以摩尔比为4.4：制备出的BaTiO3模板尺寸为5-10μm，厚度为1μm。
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|---|---|---|---|---|
| CN117865672A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-04-12 | 西安外事学院 | 应用于驱动器的低滞回耐高温铅基压电陶瓷及其制备方法 |
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