JPH02281769A - 多孔質圧電材料の製造方法 - Google Patents
多孔質圧電材料の製造方法Info
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- JPH02281769A JPH02281769A JP1101559A JP10155989A JPH02281769A JP H02281769 A JPH02281769 A JP H02281769A JP 1101559 A JP1101559 A JP 1101559A JP 10155989 A JP10155989 A JP 10155989A JP H02281769 A JPH02281769 A JP H02281769A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は多孔質圧電材料の製造方法に関し、特に水中
マイクロホンの受波器又は送波器に使用する多孔質圧電
材料の製造方法に関するものである。
マイクロホンの受波器又は送波器に使用する多孔質圧電
材料の製造方法に関するものである。
［従来の技術］
従来この種の複合圧電材料の製造方法としては、仮焼し
たＰＺＴ （チタン酸ジルコン酸鉛）粉体にポリエチ
レン粉（粒径１００〜５０Ｇ ＩＪｍφ）やカーボンバ
ルーン（粒径５０〜２００ＩＪ１１φ）を分散させた後
に成形し、始めにポリエチレンやカーボンバルーンを酸
化・熱分解させその部分を空孔とした多孔質体を形成し
、その後高温で焼成することによってＰＺＴ焼成体中に
空孔を有する多孔質圧電体を形成していた。
たＰＺＴ （チタン酸ジルコン酸鉛）粉体にポリエチ
レン粉（粒径１００〜５０Ｇ ＩＪｍφ）やカーボンバ
ルーン（粒径５０〜２００ＩＪ１１φ）を分散させた後
に成形し、始めにポリエチレンやカーボンバルーンを酸
化・熱分解させその部分を空孔とした多孔質体を形成し
、その後高温で焼成することによってＰＺＴ焼成体中に
空孔を有する多孔質圧電体を形成していた。
以上のような従来の製造方法はこの発明の出願人と同一
出願人によって、特願昭８２−２３９２３４号及び特願
昭６３−３２８７２号により特許出願が行われている。
出願人によって、特願昭８２−２３９２３４号及び特願
昭６３−３２８７２号により特許出願が行われている。
［発明が解決しようとする課題］
上記のような従来の多孔質圧電材料の製造方法では、得
られる圧電セラミックスの空孔率は、４０〜５０％が限
界であり、かつ空孔径の分布も大きく、圧電出力定数（
ｇ）が小さいため、これを用いて形成した圧電素子の受
波感度も小さいものしか得られなかった。
られる圧電セラミックスの空孔率は、４０〜５０％が限
界であり、かつ空孔径の分布も大きく、圧電出力定数（
ｇ）が小さいため、これを用いて形成した圧電素子の受
波感度も小さいものしか得られなかった。
この発明は上記のような課題を解決するめになされたも
ので、上述の空孔率を高めることにより、例えば受渡感
度の高い水中マイクロホン等に用いる多孔質圧電材料の
製造方法を提供することを目的とするものである。
ので、上述の空孔率を高めることにより、例えば受渡感
度の高い水中マイクロホン等に用いる多孔質圧電材料の
製造方法を提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
この発明に係る多孔質圧電材料の製造方法は、チタニウ
ム、ジルコニウム及び鉛の三種の各金属アルコキシド化
合物を出発原料としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴと
略称される）の超微粒子ゾルを調製したのち、このゾル
を濃縮して成形型にキャスティングを行い、このキャス
ティングされた成形型のまま超臨界乾燥を行って乾燥し
、この乾燥成型体を焼成又は焼成後にポリマーを含浸さ
せて空孔に充填したのち、電圧印加により分極を行うこ
とを特徴とするものである。
ム、ジルコニウム及び鉛の三種の各金属アルコキシド化
合物を出発原料としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴと
略称される）の超微粒子ゾルを調製したのち、このゾル
を濃縮して成形型にキャスティングを行い、このキャス
ティングされた成形型のまま超臨界乾燥を行って乾燥し
、この乾燥成型体を焼成又は焼成後にポリマーを含浸さ
せて空孔に充填したのち、電圧印加により分極を行うこ
とを特徴とするものである。
［作用コ
この発明においては、組成金属のアルコキシド化合物を
出発原料とし、ＰＺＴの超微粒子ゾルを作り、これを濃
縮してゲル化して成形型に入れ、この成形型ともにオー
トクレーブに入れて超臨界乾燥を行い徐々に超臨界状態
にある溶媒（実施例ではブタノール）を抜き出しながら
成形するからこの状態で空孔径分布の小さい均質なＰＺ
Ｔの成型体が得られる。すなわち、オートクレーブ中で
はブタノールの臨界圧力以上に加圧し、さらにブタノー
ルの臨界温度以上に加熱を行い、この超臨界状態におい
てブタノールを抽出するから、成型体又はその焼結体の
空孔率が高くなる。
出発原料とし、ＰＺＴの超微粒子ゾルを作り、これを濃
縮してゲル化して成形型に入れ、この成形型ともにオー
トクレーブに入れて超臨界乾燥を行い徐々に超臨界状態
にある溶媒（実施例ではブタノール）を抜き出しながら
成形するからこの状態で空孔径分布の小さい均質なＰＺ
Ｔの成型体が得られる。すなわち、オートクレーブ中で
はブタノールの臨界圧力以上に加圧し、さらにブタノー
ルの臨界温度以上に加熱を行い、この超臨界状態におい
てブタノールを抽出するから、成型体又はその焼結体の
空孔率が高くなる。
［実施例］
以下、この発明による製造方法の一実施例を超臨界乾燥
のプロセス説明に用いた図をもとに工程順に説明する。
のプロセス説明に用いた図をもとに工程順に説明する。
始めにテトラブトキシチタンｌ”ｒｌ（ＯＣ４Ｈ９）
４）をブチルアルコール（ブタノール）に溶解させる。
４）をブチルアルコール（ブタノール）に溶解させる。
次に、テトラブチルジルコニウム（Ｚ ｒ （，０−Ｃ
４Ｈ９） ４１をブチルアルコールに溶解させる。この
二つの溶液を所定の混合比で混合した後、この混合溶液
にジブチル鉛のブタノール溶液の所定量を加えて撹拌し
１時間反応させてＰＺＴゾルを形成した。
４Ｈ９） ４１をブチルアルコールに溶解させる。この
二つの溶液を所定の混合比で混合した後、この混合溶液
にジブチル鉛のブタノール溶液の所定量を加えて撹拌し
１時間反応させてＰＺＴゾルを形成した。
ついで、形成したゾル溶液はブタノールを蒸発させるこ
とによってゲル化し、キャスティングに適した濃度とし
た後円筒形圧電子用の成形型にキャスティングした。キ
ャスティングした成形型をすぐにオートクレーブ中に入
れ超臨界乾燥を行った。
とによってゲル化し、キャスティングに適した濃度とし
た後円筒形圧電子用の成形型にキャスティングした。キ
ャスティングした成形型をすぐにオートクレーブ中に入
れ超臨界乾燥を行った。
第１図は超臨界乾燥のプロセスを示す説明図である。横
軸は濃度、縦軸は圧力を示し、点線のａ→ｌ） ４Ｃ→
ｄは温度と圧力のプロセスを示している。したがって、
第１図は超臨界乾燥におけるブタノールの液体−気体の
状態図に相当するものである。
軸は濃度、縦軸は圧力を示し、点線のａ→ｌ） ４Ｃ→
ｄは温度と圧力のプロセスを示している。したがって、
第１図は超臨界乾燥におけるブタノールの液体−気体の
状態図に相当するものである。
始めに、オートクレーブ中の成形型は、常温常圧下にあ
る（ａ）。次にブタノールの臨界圧力（４，４１３ＭＰ
ａ）以上の５ ＭＰａに加圧した（ｂ） 、更にブタノ
ールの臨界温度（５８２，９Ｋ）以上の６００Ｋに加熱
し、超臨界状態とした（ｅ）。次に超臨界状態にあるブ
タノールを徐々に抜き出しながら、常圧まで減圧した（
ｄ）。更に常温まで温度を下げ成形型を取り出した。こ
の操作によって、超臨界乾燥が終了し、ＰｚＴの成型体
が成形型の中に形成される。
る（ａ）。次にブタノールの臨界圧力（４，４１３ＭＰ
ａ）以上の５ ＭＰａに加圧した（ｂ） 、更にブタノ
ールの臨界温度（５８２，９Ｋ）以上の６００Ｋに加熱
し、超臨界状態とした（ｅ）。次に超臨界状態にあるブ
タノールを徐々に抜き出しながら、常圧まで減圧した（
ｄ）。更に常温まで温度を下げ成形型を取り出した。こ
の操作によって、超臨界乾燥が終了し、ＰｚＴの成型体
が成形型の中に形成される。
超臨界乾燥後、成形型から離型したＰＺＴ成型体を電気
炉で空気中１．０００−１，３００℃で熱処理を行い多
孔質圧電材料を得た。
炉で空気中１．０００−１，３００℃で熱処理を行い多
孔質圧電材料を得た。
電極の形成後、シリコンオイル中１００〜１２０℃で３
０分間、印加電圧３〜５ ＫＶ／ａｍで分極処理を行
い３種類の圧電材料（Ａ）を作製した。
０分間、印加電圧３〜５ ＫＶ／ａｍで分極処理を行
い３種類の圧電材料（Ａ）を作製した。
また、もう一つの実施例として、超臨界乾燥後熱処理（
焼成）によって作製した多孔質圧電材料の空孔にウレタ
ン樹脂を含浸して硬化させることによってポリマ・ＰＺ
Ｔ系電圧材料を形成し、電極形成後分極処理を行い、同
様に３種類の圧電材料（Ｂ）を作製した。
焼成）によって作製した多孔質圧電材料の空孔にウレタ
ン樹脂を含浸して硬化させることによってポリマ・ＰＺ
Ｔ系電圧材料を形成し、電極形成後分極処理を行い、同
様に３種類の圧電材料（Ｂ）を作製した。
上記の製造方法によって得られた圧電材料（Ａ）及び（
Ｂ）の空孔率及び体積感度ｇｈの特性を第１表にまとめ
て示した。
Ｂ）の空孔率及び体積感度ｇｈの特性を第１表にまとめ
て示した。
第 １ 表
＊印の空孔率は、ポリマーで占められている割合の意
第１表にみられるように、圧電材料（Ａ） 、 （Ｂ）
ともに、空孔率は６０〜９０％と従来の製造方法による
ものと比較して大きな値を示した。また体積感度ｇｈも
同様に大きな値のものが得られ、特性向上の達成が認め
られた。
ともに、空孔率は６０〜９０％と従来の製造方法による
ものと比較して大きな値を示した。また体積感度ｇｈも
同様に大きな値のものが得られ、特性向上の達成が認め
られた。
ところで、上記説明ではＰＺＴ系の多孔質圧電材料の製
造方法の場合について述べたが、超臨界乾燥によって形
成できる圧電材料の出発原料の組合せを用いるものなら
ば、どのような材料であってもこの発明の製造方法が適
用できるものである。
造方法の場合について述べたが、超臨界乾燥によって形
成できる圧電材料の出発原料の組合せを用いるものなら
ば、どのような材料であってもこの発明の製造方法が適
用できるものである。
また、成型体の形状は上記の円筒形に限定されず、どの
ような形のものであってもよい。
ような形のものであってもよい。
［発明の効果］
以上詳細に説明したようにこの発明の製造方法によれば
、空孔又はポリマーを含む複合圧電材料を製造するに際
し、金属アルコキシド化合物を出発原料とし、ゾル・ゲ
ル法により超微粒子を形成し、超臨界乾燥法によって乾
燥を行う方法を提供したものであるため、この製造方法
によって得られる多孔質圧電材料は空孔率が大きく、圧
電特性の大幅な向上が達成される。
、空孔又はポリマーを含む複合圧電材料を製造するに際
し、金属アルコキシド化合物を出発原料とし、ゾル・ゲ
ル法により超微粒子を形成し、超臨界乾燥法によって乾
燥を行う方法を提供したものであるため、この製造方法
によって得られる多孔質圧電材料は空孔率が大きく、圧
電特性の大幅な向上が達成される。
第１図はこの発明の実施例に用いた超臨界乾燥法のプロ
セスを示す説明図である。 温 度 （任意スケール） この発明による超臨界乾燥法の説明図 第１図
セスを示す説明図である。 温 度 （任意スケール） この発明による超臨界乾燥法の説明図 第１図
Claims (2)
- （１）チタニウムアルコキシド、ジルコニウムアルコキ
シド及び鉛アルコキシドの各溶液を混合してチタン酸ジ
ルコン酸鉛ゾルを調製する工程と、前記チタン酸ジルコ
ン酸鉛ゾルをゲル化したのち成形型にキャスティングす
る工程と、 前記キャスティングされた前記成形型のチタン酸ジルコ
ン酸鉛ゲルを超臨界乾燥法により乾燥して前記チタン酸
ジルコン酸鉛の成型体を形成する工程と、 前記成型体を焼成して前記チタン酸ジルコン酸鉛の多孔
質圧電材を形成する工程と、 前記多孔質圧電材料を分極する工程と を有することを特徴とする多孔質圧電材料の製造方法。 - （２）チタン酸ジルコン酸鉛の成型体を焼成した後、前
記焼成体の空孔にポリマーを含浸させる工程を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の多孔質圧電材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1101559A JPH02281769A (ja) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | 多孔質圧電材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1101559A JPH02281769A (ja) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | 多孔質圧電材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02281769A true JPH02281769A (ja) | 1990-11-19 |
Family
ID=14303778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1101559A Pending JPH02281769A (ja) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | 多孔質圧電材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02281769A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0811587A1 (de) * | 1996-06-05 | 1997-12-10 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. | Verfahren zur Herstellung poröser Keramik der Zusammensetzung Pb(ZrxTi1-x)O3 |
| US6511161B2 (en) | 1998-01-23 | 2003-01-28 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric thin film component, inkjet type recording head and inkjet printer using this [piezoelectric thin film component], and method of manufacturing piezoelectric thin film component |
| JP2008130767A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Canon Inc | 振動体の製造方法、振動体および振動型駆動装置 |
| US20110239785A1 (en) * | 2010-04-02 | 2011-10-06 | Yung Ting | Ring type piezoeletric device, method for processing the same, and torque sensor assembled with the same |
-
1989
- 1989-04-24 JP JP1101559A patent/JPH02281769A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6748635B1 (en) * | 1998-01-23 | 2004-06-15 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing piezoelectric thin film component |
| US7240409B2 (en) | 1998-01-23 | 2007-07-10 | Seiko Epson Corporation | Process of making a piezoelectric thin film component |
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| US9239270B2 (en) | 2010-04-02 | 2016-01-19 | Chung-Yuan Christian University | Piezoeletric sensing element and torque sensor assembled with the same |
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