JPH02199060A - 強誘電性セラミックス - Google Patents
強誘電性セラミックスInfo
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- JPH02199060A JPH02199060A JP1018394A JP1839489A JPH02199060A JP H02199060 A JPH02199060 A JP H02199060A JP 1018394 A JP1018394 A JP 1018394A JP 1839489 A JP1839489 A JP 1839489A JP H02199060 A JPH02199060 A JP H02199060A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、比誘電率、誘電損失、電気機械結合係数、圧
電定数及びキュリー温度のいずれにおいても優れた値を
示す強誘電性セラミックスに関する。
電定数及びキュリー温度のいずれにおいても優れた値を
示す強誘電性セラミックスに関する。
強誘電性を示すセラミックスとして、従来、ＰｂＺｒＯ
３−ＰｂＴｉ０ａ系固溶体やＰｂＺｒ０ａ −ＰｂＴｉ
ＯａＰｂ （ＭｇｖＩＮｂ馳）０３の三成分系固溶体が
よく知られており、さらに各種特性を向上させるべく、
様々な試みがなされている。
３−ＰｂＴｉ０ａ系固溶体やＰｂＺｒ０ａ −ＰｂＴｉ
ＯａＰｂ （ＭｇｖＩＮｂ馳）０３の三成分系固溶体が
よく知られており、さらに各種特性を向上させるべく、
様々な試みがなされている。
たとえば、特公昭４４−１７１０３号公報には、上記の
ＰｂＺｒ０ａ−ＰｂＴｉ０３−Ｐｂ （ＭｇＩ／ｌＮｂ
２／３） ０３三成分系セラミックスにおいて、ｐｂ原
子の一部をＳｒ、 Ｂａ又はＣａで置換したものが記載
されており、特公昭４５−３０１５１号公報には、上記
三成分系のセラミックスにおいて、ｐｂ原子の一部をＢ
ｉで置換したものが示されている。また特公昭４６−２
５８２４号公報には、上記三成分系セラミックスにＭｇ
Ｏを過剰に添加することが示されている。さらに特開昭
６２−２８６２９１号公報には、ＺｎＯとＢｉ２０Ｇを
共に添加せしめることが記載されている。そして特開昭
６３−６４９６２号公報では、上記三成分系セラミック
スにおいてｐｂ原子の一部をＳｒで置換すると共に、Ｓ
ｎＯを添加せしめ、さらにＺｎＯやＢｉ２Ｏ３若しくは
ＮｉＯを添加することが開示されている。
ＰｂＺｒ０ａ−ＰｂＴｉ０３−Ｐｂ （ＭｇＩ／ｌＮｂ
２／３） ０３三成分系セラミックスにおいて、ｐｂ原
子の一部をＳｒ、 Ｂａ又はＣａで置換したものが記載
されており、特公昭４５−３０１５１号公報には、上記
三成分系のセラミックスにおいて、ｐｂ原子の一部をＢ
ｉで置換したものが示されている。また特公昭４６−２
５８２４号公報には、上記三成分系セラミックスにＭｇ
Ｏを過剰に添加することが示されている。さらに特開昭
６２−２８６２９１号公報には、ＺｎＯとＢｉ２０Ｇを
共に添加せしめることが記載されている。そして特開昭
６３−６４９６２号公報では、上記三成分系セラミック
スにおいてｐｂ原子の一部をＳｒで置換すると共に、Ｓ
ｎＯを添加せしめ、さらにＺｎＯやＢｉ２Ｏ３若しくは
ＮｉＯを添加することが開示されている。
強誘電性セラミックスの特性を示す指標として比誘電率
客、誘電ｔロ失ｔａｎδ、電気機械結合係数に、圧電定
数ｄ、キュリー温度Ｔｃなどが挙げられる。ところが、
前掲したいずれの従来技術も、ε。
客、誘電ｔロ失ｔａｎδ、電気機械結合係数に、圧電定
数ｄ、キュリー温度Ｔｃなどが挙げられる。ところが、
前掲したいずれの従来技術も、ε。
ｔａｎδ、に、ｄ及びＴｃの全てについて同時に優れた
値を示す強誘電性セラミックスを提供することが出来な
かった。すなわち、比誘電率εについては優れた値を有
しても、電気機械結合係数には満足できる値が得られな
いというように、いずれかの特性に難点を持っており、
実用化が回能であった。
値を示す強誘電性セラミックスを提供することが出来な
かった。すなわち、比誘電率εについては優れた値を有
しても、電気機械結合係数には満足できる値が得られな
いというように、いずれかの特性に難点を持っており、
実用化が回能であった。
参考までに、前述した各先願公報の記載から、最も特性
が優れていると思われる実施例の６とｋとを転記すると
、次の表の如くとなる。
が優れていると思われる実施例の６とｋとを転記すると
、次の表の如くとなる。
本出願人は、先の出願（特願昭６３−１９５４４５号）
において、比誘電率ε及び電気機械結合係数には勿論の
こと、その他の特性においても前掲の各従来技術を凌駕
する強誘電性セラミックスを提供することに成功した。
において、比誘電率ε及び電気機械結合係数には勿論の
こと、その他の特性においても前掲の各従来技術を凌駕
する強誘電性セラミックスを提供することに成功した。
本発明は、上記先願発明を応用したものであって、上記
先願発明と間等か、又はそれ以上に優れた特性を発揮し
得る強誘電性セラミックスを創案したものである。
先願発明と間等か、又はそれ以上に優れた特性を発揮し
得る強誘電性セラミックスを創案したものである。
本発明に係る強誘電性セラミックスの特徴は、基本組成
を、 ＰｂＴｉ Ｏａ ３２，５ ｓｏ１％Ｐ
ｂＺｒＯ３２５．０ｍｏｌ％ Ｐｂ （ＭｇＩ／３Ｎｂ２１３） ０３ ３７．５
ｍａｒ％５ｒＴｋ ０３ ５．Ｏｍｏ１
％とするセラミックスであって、少量のＢｉ、 Ｚｎ及
びＴａが添加されていることにある。
を、 ＰｂＴｉ Ｏａ ３２，５ ｓｏ１％Ｐ
ｂＺｒＯ３２５．０ｍｏｌ％ Ｐｂ （ＭｇＩ／３Ｎｂ２１３） ０３ ３７．５
ｍａｒ％５ｒＴｋ ０３ ５．Ｏｍｏ１
％とするセラミックスであって、少量のＢｉ、 Ｚｎ及
びＴａが添加されていることにある。
また本発明は、上記基本組成のほかに、Ｐｂ （Ｐ１３
％’ｌＷ’／３） ０３又はＰｂ （Ｆｅ’／２ＮｂＩ
／２） Ｏａ等をを副組成として有している場合にも有
効である。
％’ｌＷ’／３） ０３又はＰｂ （Ｆｅ’／２ＮｂＩ
／２） Ｏａ等をを副組成として有している場合にも有
効である。
〔作用）
本発明は、基本組成中に少量のＢｉ、 Ｚｎ及びＴａを
添加せしめたことにより、比誘電率ε、電気機械結合係
数に、圧電定数ｄ及びキュリー温度↑Ｃの全てにおいて
、いずれも優秀な値が示される。しかも誘電ｆＩ失ｔａ
ｎδが悪化するという弊害もない。
添加せしめたことにより、比誘電率ε、電気機械結合係
数に、圧電定数ｄ及びキュリー温度↑Ｃの全てにおいて
、いずれも優秀な値が示される。しかも誘電ｆＩ失ｔａ
ｎδが悪化するという弊害もない。
このような誘電性及び圧電性の向上は、不純物元素であ
る旧原子、 Ｚｎ原子、 Ｔａ原子がセラミックスの結
晶又は結晶粒界あるいはその双方に作用し、何らかの影
響を与えているためと推測される。
る旧原子、 Ｚｎ原子、 Ｔａ原子がセラミックスの結
晶又は結晶粒界あるいはその双方に作用し、何らかの影
響を与えているためと推測される。
また上記基本組成と共に、Ｐｂ （Ｆｅ２１３Ｗｖ３）
０３又はＰｂ （Ｆｅ’／２ＮｂＩ／２） ０３等を
副組成として有する場合にも、Ｂｉ、 Ｚｎ、 Ｔａを
添加したものは、添加しなかったものよりも、緒特性の
向上が認められる。
０３又はＰｂ （Ｆｅ’／２ＮｂＩ／２） ０３等を
副組成として有する場合にも、Ｂｉ、 Ｚｎ、 Ｔａを
添加したものは、添加しなかったものよりも、緒特性の
向上が認められる。
（実施例〕
以下、本発明の詳細を、実施例に即して説明する。
本発明に係る強誘電性セラミックスの製造原料は、基本
組成を構成する各元素の供給源としてはＰｂＯ（又はＰ
ｂ３０ａ ）、ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，５ｒＣＯｚ 。
組成を構成する各元素の供給源としてはＰｂＯ（又はＰ
ｂ３０ａ ）、ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，５ｒＣＯｚ 。
ＭｇＣＯ３（又はＭｇ０）、Ｎｂ２Ｏ５等が用いられ、
副組成を構成する各元素のうち、基本組成に含まれない
Ｆｅ及びＷの供給源としては、Ｆｅ２Ｏ３及びＷ Ｏ３
がそれぞれ用いられる。また本実施例では、添加元素の
旧、 Ｚｎ、 Ｔａの供給源として、Ｂｉ２Ｏ３。
副組成を構成する各元素のうち、基本組成に含まれない
Ｆｅ及びＷの供給源としては、Ｆｅ２Ｏ３及びＷ Ｏ３
がそれぞれ用いられる。また本実施例では、添加元素の
旧、 Ｚｎ、 Ｔａの供給源として、Ｂｉ２Ｏ３。
ＺｎＯ，Ｔａ２０５が使用されている。
本発明に係る強誘電性セラミックスを製造するには、ま
ず上記原料と添加系化合物とを所定の比率に配合し、樹
脂ボットミルと暑射脂ボールとを用いて２０時時間式混
合したのち、乾燥させ、これを３２メツシユアンダーに
造粒する０次いで造粒粉を５００ｋｇｆ／ｃｊで加圧成
形し、得られた成形体を９００℃で２時間仮焼する。続
いて仮焼物を破砕し、樹脂ボットミル及び軸（脂ボール
にて１６時時間式粉砕後、粘着剤としてｐｖ＾を微量添
加し、スプレードライヤーを用いて顆粒状に造粒する。
ず上記原料と添加系化合物とを所定の比率に配合し、樹
脂ボットミルと暑射脂ボールとを用いて２０時時間式混
合したのち、乾燥させ、これを３２メツシユアンダーに
造粒する０次いで造粒粉を５００ｋｇｆ／ｃｊで加圧成
形し、得られた成形体を９００℃で２時間仮焼する。続
いて仮焼物を破砕し、樹脂ボットミル及び軸（脂ボール
にて１６時時間式粉砕後、粘着剤としてｐｖ＾を微量添
加し、スプレードライヤーを用いて顆粒状に造粒する。
こうして得られた顆粒を１０００ ｋｇ ｒ ／ ｃｊ
で、直径２０鶴厚さ”１ｍの円板に加圧成形したのち、
マグネジするつぼ中で２時間本焼を行う。
で、直径２０鶴厚さ”１ｍの円板に加圧成形したのち、
マグネジするつぼ中で２時間本焼を行う。
本焼後、得られた焼成体の両面をｇＦ磨した後、銀電極
を焼付ける。そしてシリコンオイル中に浸漬させて４０
℃で３０分間、３．０にν／ｍ■の直流電界を印加させ
て分極を行わせる。これにより、目的とする強誘電性セ
ラミックスが製造される。
を焼付ける。そしてシリコンオイル中に浸漬させて４０
℃で３０分間、３．０にν／ｍ■の直流電界を印加させ
て分極を行わせる。これにより、目的とする強誘電性セ
ラミックスが製造される。
後に掲げた表１は、上述の手順に従って製造した各種実
施例の基本組成と副組成の比率及び添加系化合物の配合
比率を示したものである。但し、副組成及び添加系化合
物の比率は、いずれも基本組成の合１１００ｍｏ ｌに
対する外割りのｓ＋ｏ１％で表しである。
施例の基本組成と副組成の比率及び添加系化合物の配合
比率を示したものである。但し、副組成及び添加系化合
物の比率は、いずれも基本組成の合１１００ｍｏ ｌに
対する外割りのｓ＋ｏ１％で表しである。
なお比較のために、前記特願昭６３−１９５４４５号に
記載された先願発明の実施例を、比較１及び２として掲
げた。いずれも添加系成分として、Ｔａの代わりにｓｂ
を用いたものであって、比較１は賦香２に対応し、比較
２は副組成を有する賦香４に対応している。
記載された先願発明の実施例を、比較１及び２として掲
げた。いずれも添加系成分として、Ｔａの代わりにｓｂ
を用いたものであって、比較１は賦香２に対応し、比較
２は副組成を有する賦香４に対応している。
表２は、表１に示した組成比率及び添加系化合物の配合
比率からなる強誘電性セラミックスそれぞれのｉＪ特性
の測定結果を示すものである０強誘電性セラミックスの
特性を示す各用語の意味するところを簡串に説明すると
、次のとおりである。
比率からなる強誘電性セラミックスそれぞれのｉＪ特性
の測定結果を示すものである０強誘電性セラミックスの
特性を示す各用語の意味するところを簡串に説明すると
、次のとおりである。
比誘電率（ε） ：強誘電性セラミックスで満たしたコ
ンデンサの電気容量と、これと間じ電極配置を持った真
空コンデンサの電気容量との比率。
ンデンサの電気容量と、これと間じ電極配置を持った真
空コンデンサの電気容量との比率。
誘電損失（ｔａｎδ）：変化する電界中に強誘電性セラ
ミックスを置いた際、熱に変換されて損失する電気エネ
ルギー、この値は小さい程良い。
ミックスを置いた際、熱に変換されて損失する電気エネ
ルギー、この値は小さい程良い。
電気機械結合係数（ｋ） ：電気的エネルギーから機械
的エネルギーへの変換効率を示す係数、この値は大きい
ほど良い、なお本実施例では、ｋ「について測定した結
果を示しである。
的エネルギーへの変換効率を示す係数、この値は大きい
ほど良い、なお本実施例では、ｋ「について測定した結
果を示しである。
圧電定数（ｄ）：電気系と力学系の結合の状態を表す定
数で、大きいほど良い、なお本実施例では、ｄ３１につ
いて測定した結果を示しである。
数で、大きいほど良い、なお本実施例では、ｄ３１につ
いて測定した結果を示しである。
キュリー温度（Ｔｃ） ：強誘電相から常誘電相への相
転移が生ずる温度で、キュリー点とも言う、値が高いほ
ど温度安定性に優れる。
転移が生ずる温度で、キュリー点とも言う、値が高いほ
ど温度安定性に優れる。
（以下余白）
賦香ｌ〜３は、Ｔａの添加量が緒特性にどのような影響
を及ぼすかを調べたものである。この実施例では、基本
組成１００に対し、Ｂｉ２Ｏ５、ＺｎＯをそれぞれｔ、
ｏ＋ ２．０の割合で配合し、Ｔａ２０ａの配合量を
０．５〜１．５に変化させである０表２から明らかな如
＜、Ｔａ２０５が１．０ ｇｏ１％（賦香２）のとき、
比誘電率Ｃ１電気機械結合係数ｋｒ及び圧電定数ｄ３＋
の値が極大になり、誘電損失ｔａｎδ、キュリー温度Ｔ
ｃも良好である。ただし、ＴａｚＯｓの添加量が０．５
ｍｏ１％（賦香１）及び１．５ ｓｏ１％（賦香３）
のときも、各特性の値は決して悪くはなく、先願発明に
おける優良実施例である比較ｌと対比しても、遜色のな
い値を示している。むしろ本発明の実施例は、いずれも
比較１よりも高いキュリー温度Ｔｃを示しており、温度
安定性に勝っているから、実用性が高いと言うことがで
きる。
を及ぼすかを調べたものである。この実施例では、基本
組成１００に対し、Ｂｉ２Ｏ５、ＺｎＯをそれぞれｔ、
ｏ＋ ２．０の割合で配合し、Ｔａ２０ａの配合量を
０．５〜１．５に変化させである０表２から明らかな如
＜、Ｔａ２０５が１．０ ｇｏ１％（賦香２）のとき、
比誘電率Ｃ１電気機械結合係数ｋｒ及び圧電定数ｄ３＋
の値が極大になり、誘電損失ｔａｎδ、キュリー温度Ｔ
ｃも良好である。ただし、ＴａｚＯｓの添加量が０．５
ｍｏ１％（賦香１）及び１．５ ｓｏ１％（賦香３）
のときも、各特性の値は決して悪くはなく、先願発明に
おける優良実施例である比較ｌと対比しても、遜色のな
い値を示している。むしろ本発明の実施例は、いずれも
比較１よりも高いキュリー温度Ｔｃを示しており、温度
安定性に勝っているから、実用性が高いと言うことがで
きる。
このように、本発明は、Ｂｉ、 Ｚｎ及びＴａを基本組
成に添加したことにより、いずれの特性についても優れ
た値が示される。
成に添加したことにより、いずれの特性についても優れ
た値が示される。
賦香４，５は、基本組成のほかに副組成を有する場合に
も、添加系化合物を配合することにより、優れた特性を
有する強誘電性セラミックスが得られることを実証した
ものである。基本組成及び副組成が共通である賦香４と
比較２とを対比すれば容易にわかるとおり、添加元素を
ｓｂからＴａに代えたときには、比誘電率１が僅かに低
くなるものの実用上は全く問題のない高い値を示し、そ
の他の誘電ｔｉ失ｔａｎδ、電気機械結合係数ｋｒ、圧
電定数ｄ３１及びキュリー温度Ｔｃについてはいずれも
向上が認められる。特にキュリー温度Ｔｃの上昇は、温
度安定性の増大に寄与するから、実用性の上で先願発明
よりも一層進歩していると言うことができる。
も、添加系化合物を配合することにより、優れた特性を
有する強誘電性セラミックスが得られることを実証した
ものである。基本組成及び副組成が共通である賦香４と
比較２とを対比すれば容易にわかるとおり、添加元素を
ｓｂからＴａに代えたときには、比誘電率１が僅かに低
くなるものの実用上は全く問題のない高い値を示し、そ
の他の誘電ｔｉ失ｔａｎδ、電気機械結合係数ｋｒ、圧
電定数ｄ３１及びキュリー温度Ｔｃについてはいずれも
向上が認められる。特にキュリー温度Ｔｃの上昇は、温
度安定性の増大に寄与するから、実用性の上で先願発明
よりも一層進歩していると言うことができる。
このように本発明は、基本組成の他に副組成としてＰｂ
（Ｆｅ２１３Ｗ ’／３ ） ０３やＰｂ （Ｆｅ’
／ＪｂＶ２） ０３を有するものにＴａを添加せしめた
場合にも、各特性の向上効果が発揮される。
（Ｆｅ２１３Ｗ ’／３ ） ０３やＰｂ （Ｆｅ’
／ＪｂＶ２） ０３を有するものにＴａを添加せしめた
場合にも、各特性の向上効果が発揮される。
ところで本発明に係る強誘電性セラミックスの緒特性は
、副組成の種類や各添加系化合物の配合比率により、さ
らには焼成温度により、多少の増減をきたす、しかしい
ずれにしても、従来の強誘電性セラミックスと比べれば
格段に優れた特性を示す。
、副組成の種類や各添加系化合物の配合比率により、さ
らには焼成温度により、多少の増減をきたす、しかしい
ずれにしても、従来の強誘電性セラミックスと比べれば
格段に優れた特性を示す。
なお本発明に係る強誘電性セラミックスの製造条件、す
なわち原料の調整方法や加圧条件、焼成温度、成形体の
形状などは、実施の態様に即して適宜変更することがで
きる。
なわち原料の調整方法や加圧条件、焼成温度、成形体の
形状などは、実施の態様に即して適宜変更することがで
きる。
以上の説明から明らかな如（、本発明に係る強誘電性セ
ラミックスは、基本組成中にＢｌ、 Ｚｎ、 Ｔａを少
量添加せしめたことにより、比誘電率１．電気機械結合
係数に、圧電定数ｄ、キュリー温度Ｔｃの全てについて
同時に優れた値を呈し、かつ誘電ｔｉ失ｔａｎδの悪化
もきたさない、従来の技術では、上記のような特性の全
てについて同時に優れている強誘電性セラミックスを製
造することは不可能であった。
ラミックスは、基本組成中にＢｌ、 Ｚｎ、 Ｔａを少
量添加せしめたことにより、比誘電率１．電気機械結合
係数に、圧電定数ｄ、キュリー温度Ｔｃの全てについて
同時に優れた値を呈し、かつ誘電ｔｉ失ｔａｎδの悪化
もきたさない、従来の技術では、上記のような特性の全
てについて同時に優れている強誘電性セラミックスを製
造することは不可能であった。
要するに、本発明は、極めて実用性に富み、多様な用途
への幅広い通用を図ることのできる強誘電性セラミ７ク
スを提供・するものである。
への幅広い通用を図ることのできる強誘電性セラミ７ク
スを提供・するものである。
Claims (2)
- １．基本組成を、 ＰｂＴｉＯ＿３ ３２．５ｍｏｌ％ ＰｂＺｒＯ＿３ ２５．０ｍｏｌ％ Ｐｂ（Ｍｇ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿３ ３
７．５ｍｏｌ％ ＳｒＴｉＯ＿３ ５．０ｍｏｌ％ とするセラミックスであって、少量のＢｉ，Ｚｎ及びＴ
ａが添加されていることを特徴とする強誘電性セラミッ
クス。 - ２．基本組成を、 ＰｂＴｉＯ＿３ ３２．５ｍｏｌ％ ＰｂＺｒＯ＿３ ２５．０ｍｏｌ％ Ｐｂ（Ｍｇ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿３ ３
７．５ｍｏｌ％ ＳｒＴｉＯ＿３ ５．０ｍｏｌ％ とするセラミックスであって、副組成としてＰｂ（Ｆｅ
＿２＿／＿３Ｗ＿１＿／＿３）Ｏ＿３又はＰｂ（Ｆｅ＿
１＿／＿２Ｎｂ＿１＿／＿２）Ｏ＿３等を有すると共に
、少量のＢｉ，Ｚｎ及びＴａが添加されていることを特
徴とする強誘電性セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1018394A JPH02199060A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 強誘電性セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1018394A JPH02199060A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 強誘電性セラミックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199060A true JPH02199060A (ja) | 1990-08-07 |
Family
ID=11970489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1018394A Pending JPH02199060A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 強誘電性セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02199060A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115894020A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-04-04 | 佛山仙湖实验室 | 一种高压电系数的pmnzt基压电陶瓷及其制备方法和应用 |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1018394A patent/JPH02199060A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115894020A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-04-04 | 佛山仙湖实验室 | 一种高压电系数的pmnzt基压电陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN115894020B (zh) * | 2022-12-23 | 2023-12-19 | 佛山仙湖实验室 | 一种高压电系数的pmnzt基压电陶瓷及其制备方法和应用 |
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