RU2542009C1 - Piezoelectric ceramic material - Google Patents
Piezoelectric ceramic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542009C1 RU2542009C1 RU2014100311/03A RU2014100311A RU2542009C1 RU 2542009 C1 RU2542009 C1 RU 2542009C1 RU 2014100311/03 A RU2014100311/03 A RU 2014100311/03A RU 2014100311 A RU2014100311 A RU 2014100311A RU 2542009 C1 RU2542009 C1 RU 2542009C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic material
- samples
- synt
- piezoelectric
- Prior art date
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 26
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 8
- -1 Na 2 O Chemical compound 0.000 claims description 8
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 2
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910019714 Nb2O3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- LJCFOYOSGPHIOO-UHFFFAOYSA-N antimony pentoxide Inorganic materials O=[Sb](=O)O[Sb](=O)=O LJCFOYOSGPHIOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 101100045390 Drosophila melanogaster Tao gene Proteins 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе ниобатов натрия, калия, лития и может быть использовано в высокочастотных ультразвуковых пьезокерамических преобразователях, предназначенных для работы в воздушной среде в качестве излучателей и приемников в системах дистанционного управления, индикаторах близости препятствий, в устройствах для измерения скорости газового потока.The invention relates to piezoelectric ceramic materials based on sodium, potassium, lithium niobates and can be used in high-frequency ultrasonic piezoelectric transducers designed to operate in air as emitters and receivers in remote control systems, proximity indicators of obstacles, in devices for measuring gas velocity flow.
Для указанных применений материал должен обладать низким значением относительной диэлектрической проницаемости поляризованных образцов,
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия, калия, лития, включающий Na2O, К2O, Li2O, Nb2O5, Ta2O5, Sb2O5, CeO2 и MnO2. Состав материала отвечает химической формуле (Na0.475K0.475Li0.05)(Nb0.92Ta0.05, Sb0.03)O3+0.4%СеО2+0.4%MnО2. Материал имеет (для лучших составов)
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия, калия, лития, включающий Na2O, К2O, Nb2O5, Ta2O5, Li2O,. Состав материала отвечает химической формуле ((Na0.5K0.5)0.9Li0.1)Nb0.8Ta0.2O3. Материал имеет для лучших составов
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия, калия, лития, включающий Na2O, К2O, Li2O, Ta2O5, Nb2O5. Состав материала отвечает химической формуле [Li0.055(K0.5Na0.5)0.945](Nb0.99Ta0.01)O3. Материал имеет
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия, калия, лития, включающий Na2O, К2O, Li2O, Nb2O5, Ta2O5. Состав материала отвечает химической формуле (Na0.52K0.44Li0.04)Nb0.8Ta0.2O3. Материал имеет для лучших составов
Задачей изобретения является повышение Кр (до значений ≥0.50), снижение
Указанные результаты достигаются тем, что пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия, калия, лития, включающий Na2O, К2O, Li2O, Nb2O5, Та2O5, дополнительно содержит Bi2O3, Fe2O3 и Sb2O5 при следующем соотношении компонентов, масс.%:These results are achieved in that the piezoelectric ceramic material based on sodium, potassium, lithium niobates, including Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , additionally contains Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 and Sb 2 O 5 in the following ratio of components, wt.%:
Состав материала отвечает формуле:The composition of the material corresponds to the formula:
LiaKbNacNbdTamSbnO3+z(Bi2O3-Fe2O3), где a=0.04 (в мол.%), b=0.4416 (в мол.%), c=0.5184 (в мол.%), d=0.864 (в мол.%), m=0.096 (в мол.%), n=0.04 (в мол.%), а+b+с=1, d+m+n=1, 0.005≤z≤0.015.Li a K b Na c Nb d Ta m Sb n O 3 + z (Bi 2 O 3 -Fe 2 O 3 ), where a = 0.04 (in mol.%), B = 0.4416 (in mol.%), C = 0.5184 (in mol.%), D = 0.864 (in mol.%), M = 0.096 (in mol.%), N = 0.04 (in mol.%), And + b + c = 1, d + m + n = 1, 0.005≤z≤0.015.
Комбинированное модифицирование материала на основе ниобатов натрия, калия и лития оксидами, содержащими, в том числе, неизовалентные ионы и ионы с переменной валентностью (Fe(II) и Fe(III)), приводит к усложнению структуры материала, в частности, за счет усиления кристаллохимического беспорядка из-за встраивания катионов-модификаторов как в регулярные А- и В-позиции исходного соединения, так и в нерегулярные тетраэдрические позиций, существующие в ниобатных системах [5], и появлению в процессе изготовления материала вакансий, участвующих в массопереносе и диффузионных процессах. Это способствует облегчению фазообразования при синтезе и спекании керамики, повышению технологичности объектов и формированию, как следствие, более совершенной (менее дефектной, однородной, более плотной) структуры, что и приводит к ее ужестчению, то есть к росту Кр и снижению
Кроме того, высокая поляризуемость Bi(III) способствует повышению степени деформации элементарных ячеек объекта, ее анизотропии, и, как следствие, спонтанной поляризации, что также усиливает пьезоотклики (в частности, Кр) и пьезоанизатропию (d33/|d31|).In addition, the high polarizability of Bi (III) increases the degree of deformation of the unit cells of the object, its anisotropy, and, as a consequence, spontaneous polarization, which also enhances the piezoelectric responses (in particular, K p ) and piezoeanisatropy (d 33 / | d 31 |) .
1. Пример изготовления пьезоэлектрического керамического материала1. An example of the manufacture of a piezoelectric ceramic material
Материал изготавливался по обычной керамической технологии следующим образом. В качестве исходных реагентов использовались гидрокарбонаты, карбонаты и оксиды следующих квалификаций: NaHCO3 - «чда», КНСО3 - «ч», Nb2O5 - «NbO-РТ», Li2CO3 - «хч», Та2O5 - «ТаО-1», Sb2O5 - «хч», Fe2О3 - «ч», Вi2О3 - «ч». Синтез осуществлялся путем однократного обжига смесей сырьевых компонентов: NaHCO3, КНСО3, Nb2O5, Li2CO3, Ta2O5, Sb2O5, Вi2О3, Fe2О3 взятых в количествах (масс.%, в случае NaHCO3, КНСО3, Li2СО3 в пересчете на соответствующие оксиды): Na2O=8.70; К2O=11.26; Nb2O5=62.19; Li2O=0.49; Ta2O5=11.49; Sb2O5=5.37, Bi2O3=0.37, Fe2O3=0.13 с промежуточным помолом синтезированного продукта. Синтез осуществляли в две стадии при температурах: Тсинт.1=1123 К, Тсинт.2 1143 К в течение τсинт.1=τсинт.2=6 часов. Спекание образцов в виде столбиков ⌀12 мм, высотой 15-18 мм осуществлялось при Тсп.=1473 К, длительность изотермической выдержки, τсп=2 ч. Металлизация (нанесение электродов) производилась путем нанесения на плоские поверхности предварительно сошлифованных до толщины 1 мм образцов серебросодержащей пасты и последующего ее вжигания при температуре Твжиг.=1073 К в течение 0.5 ч. Образцы поляризовали в полиэтиленсилоксановой жидкости при температуре 410 К в течение 40 мин в постоянном электрическом поле напряженностью 4 кВ/см.The material was manufactured by conventional ceramic technology as follows. The initial reagents used were hydrocarbonates, carbonates and oxides of the following qualifications: NaHCO 3 - “chda”, KHCO 3 - “h”, Nb 2 O 5 - “NbO-PT”, Li 2 CO 3 - “hch”, Ta 2 O 5 - “TaO-1”, Sb 2 O 5 - “hch”, Fe 2 O 3 - “h”, Bi 2 O 3 - “h”. The synthesis was carried out by a single firing of mixtures of raw components: NaHCO 3 , KHCO 3 , Nb 2 O 5 , Li 2 CO 3 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 taken in quantities (mass. %, in the case of NaHCO 3 , KHCO 3 , Li 2 CO 3 in terms of the corresponding oxides): Na 2 O = 8.70; K 2 O = 11.26; Nb 2 O 5 = 62.19; Li 2 O = 0.49; Ta 2 O 5 = 11.49; Sb 2 O 5 = 5.37, Bi 2 O 3 = 0.37, Fe 2 O 3 = 0.13 with intermediate grinding of the synthesized product. The synthesis was carried out in two stages at temperatures: T synt. 1 = 1123 K, T synt. 2 1143 K for τ synt. 1 = τ synt . 2 = 6 hours. Sintering of samples in the form of columns ⌀12 mm, a height of 15-18 mm was carried out at T SP. = 1473 K, the duration of the isothermal hold, τ h 2 = ch. Metallization (applying electrodes) made by coating the flat surface of the pre-ground portion to a thickness of 1 mm samples silver-containing paste and its subsequent brazing at a temperature T vzhig. = 1073 K for 0.5 h. Samples were polarized in a polyethylene siloxane liquid at a temperature of 410 K for 40 min in a constant electric field of 4 kV / cm.
2. Пример изготовления пьезоэлектрического керамического материала2. An example of the manufacture of a piezoelectric ceramic material
Материал изготавливался по обычной керамической технологии следующим образом. В качестве исходных реагентов использовались гидрокарбонаты, карбонаты и оксиды следующих квалификаций: NaHCO3 - «чда», КНСО3 - «ч», Nb2O5 - «NbO-РТ», Li2CO3 - «хч», Та2O5 - «ТаО-1», Sb2O5 - «хч», Fe2O3 - «ч», Вi2О3 - «ч». Синтез осуществлялся путем однократного обжига смесей сырьевых компонентов: NaHCO3, КНСО3, Nb2O5, Li2СО3, Та2O5, Sb2O5, Вi2О3, Fe2O3 взятых в количествах (масс.%, в случае NaHCO3, КНСО3, Li2СО3 в пересчете на соответствующие оксиды): Na2O=8.66; К2O=11.21; Nb2O5=61.88; Li2O=0.49; Та2O5=11.43; Sb2O5=5.34, Bi2O3=0.74, Fe2O3=0.25 с промежуточным помолом синтезированного продукта. Синтез осуществляли в две стадии при температурах Тсинт.1=1123 К, Тсинт.2 1143 К в течение τсинт.1=τсинт.2=6 часов. Спекание образцов в виде столбиков ⌀12 мм, высотой 15-18 мм осуществлялось при Тсп.=1473 К, длительность изотермической выдержки, τсп.=2 ч. Металлизация (нанесение электродов) производилась путем нанесения на плоские поверхности предварительно сошлифованных до толщины 1 мм образцов серебросодержащей пасты и последующего ее вжигания при температуре Твжиг.=1070 К в течение 0.5 ч. Образцы поляризовали в полиэтиленсилоксановой жидкости при температуре 410 К в течение 40 мин в постоянном электрическом поле напряженностью 4 кВ/см.The material was manufactured by conventional ceramic technology as follows. The initial reagents used were hydrocarbonates, carbonates and oxides of the following qualifications: NaHCO 3 - “chda”, KHCO 3 - “h”, Nb 2 O 5 - “NbO-PT”, Li 2 CO 3 - “hch”, Ta 2 O 5 - “TaO-1”, Sb 2 O 5 - “hch”, Fe 2 O 3 - “h”, Bi 2 O 3 - “h”. The synthesis was carried out by a single firing of mixtures of raw materials: NaHCO 3 , KHCO 3 , Nb 2 O 5 , Li 2 CO 3 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 taken in quantities (mass. %, in the case of NaHCO 3 , KHCO 3 , Li 2 CO 3 in terms of the corresponding oxides): Na 2 O = 8.66; K 2 O = 11.21; Nb 2 O 5 = 61.88; Li 2 O = 0.49; Ta 2 O 5 = 11.43; Sb 2 O 5 = 5.34, Bi 2 O 3 = 0.74, Fe 2 O 3 = 0.25 with intermediate grinding of the synthesized product. The synthesis was carried out in two stages at temperatures T synt. 1 = 1123 K, T synt. 2 1143 K for τ synt. 1 = τ synt . 2 = 6 hours. Sintering of samples in the form of columns ⌀12 mm, a height of 15-18 mm was carried out at T SP. = 1473 K, the duration of isothermal exposure, τ sp. = 2 hours. Metallization (deposition of electrodes) was carried out by applying onto a flat surface samples of silver-containing paste previously ground to a thickness of 1 mm and its subsequent firing at a temperature of T firing. = 1070 K for 0.5 h. Samples were polarized in a polyethylene siloxane liquid at a temperature of 410 K for 40 min in a constant electric field of 4 kV / cm.
3. Пример изготовления пьезоэлектрического керамического материала3. An example of the manufacture of a piezoelectric ceramic material
Материал изготавливался по обычной керамической технологии следующим образом. В качестве исходных реагентов использовались гидрокарбонаты, карбонаты и оксиды следующих квалификаций: NaHCO3 - «чда», КНСО3 - «ч», Nb2O5 - «NbO-РТ», Li2CO3 - «хч», Та2O5 - «ТаО-1», Sb2O5 - «хч», Fe2O3 - «ч», Bi2O3 - «ч». Синтез осуществлялся путем однократного обжига смесей сырьевых компонентов: NaHCO3, KHCO3, Nb2O5, Li2CO3, Ta2O5, Sb2O5, Bi2O3, Fe2O3 взятых в количествах (масс.%, в случае NaHCO3, КНСO3, Li2CO3 в пересчете на соответствующие оксиды): Na2O=8.61; К2O=11.15; Nb2O5=61.59; Li2O=0.49; Ta2O5=11.37; Sb2O5=5.31, Bi2O3=1.10, Fe2O3=0.38 с промежуточным помолом синтезированного продукта. Синтез осуществляли в две стадии при температурах: Тсинт.1=1123 К, Тсинт.2 1143 К в течение τсинт.1=τсинт.2=6 часов. Спекание образцов в виде столбиков ⌀12 мм, высотой 15-18 мм осуществлялось при Тсп.=1473 К, длительность изотермической выдержки, τсп.=2 ч. Металлизация (нанесение электродов) производилась путем нанесения на плоские поверхности предварительно сошлифованных до толщины 1 мм образцов серебросодержащей пасты и последующего ее вжигания при температуре Твжиг.=1070 К в течение 0.5 ч. Образцы поляризовали в полиэтиленсилоксановой жидкости при температуре 410 К в течение 40 мин в постоянном электрическом поле напряженностью 4 кВ/см.The material was manufactured by conventional ceramic technology as follows. The initial reagents used were hydrocarbonates, carbonates and oxides of the following qualifications: NaHCO 3 - “chda”, KHCO 3 - “h”, Nb 2 O 5 - “NbO-PT”, Li 2 CO 3 - “hch”, Ta 2 O 5 - “TaO-1”, Sb 2 O 5 - “hch”, Fe 2 O 3 - “h”, Bi 2 O 3 - “h”. The synthesis was carried out by a single firing of mixtures of raw components: NaHCO 3 , KHCO 3 , Nb 2 O 5 , Li 2 CO 3 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 taken in quantities (mass. %, in the case of NaHCO 3 , KHCO 3 , Li 2 CO 3 in terms of the corresponding oxides): Na 2 O = 8.61; K 2 O = 11.15; Nb 2 O 5 = 61.59; Li 2 O = 0.49; Ta 2 O 5 = 11.37; Sb 2 O 5 = 5.31, Bi 2 O 3 = 1.10, Fe 2 O 3 = 0.38 with intermediate grinding of the synthesized product. The synthesis was carried out in two stages at temperatures: T synt. 1 = 1123 K, T synt. 2 1143 K for τ synt. 1 = τ synt . 2 = 6 hours. Sintering of samples in the form of columns ⌀12 mm, a height of 15-18 mm was carried out at T SP. = 1473 K, the duration of isothermal exposure, τ sp. = 2 hours. Metallization (deposition of electrodes) was carried out by applying onto a flat surface samples of silver-containing paste previously ground to a thickness of 1 mm and its subsequent firing at a temperature of T firing. = 1070 K for 0.5 h. Samples were polarized in a polyethylene siloxane liquid at a temperature of 410 K for 40 min in a constant electric field of 4 kV / cm.
Электрофизические характеристики определяли в соответствии с ОСТ 11.0444-87. Измерялись относительная диэлектрическая проницаемость поляризованных образцов,
В табл.1 приведены основные характеристики материала в зависимости от состава, а в табл.2 приведены основные электрофизические характеристики оптимальных составов предлагаемого материала.Table 1 shows the main characteristics of the material depending on the composition, and table 2 shows the main electrophysical characteristics of the optimal compositions of the proposed material.
Полученные экспериментальные данные (табл.1, примеры 3-5) свидетельствуют о том, что пьезоэлектрический керамический материал предлагаемого состава обладает оптимальными, с точки зрения решаемой технической задачи, характеристиками в указанном интервале концентраций компонентов, выход за пределы которого приводит к ухудшению параметров.The obtained experimental data (Table 1, examples 3-5) indicate that the piezoelectric ceramic material of the proposed composition has optimal, from the point of view of the technical problem to be solved, characteristics in the indicated range of component concentrations, beyond which leads to deterioration of parameters.
Данные, приведенные в табл.1-2, подтверждают преимущества предлагаемого пьезоэлектрического керамического материала по сравнению с материалом - прототипом, а именно повышение Кр до значений ~0.50, снижение
Эффект повышения Кр достигается, по существу, дополнительным введением в материал, включающий Na2O, К2O, Li2O, Ta2O5, Nb2O5, оксидов Sb2O5, Fe2O3 и Bi2O3.The effect of increasing K p is achieved essentially by additional introduction into the material, including Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , oxides Sb 2 O 5 , Fe 2 O 3 and Bi 2 O 3 .
Низкое значение относительной диэлектрической проницаемости
В табл.3 приведены значения относительной диэлектрической проницаемости,
Высокие значения Кр ~0.50, g33 ~30 мВ·м/Н и низкие значения Qм ~115 в сочетании с низким значением относительной диэлектрической проницаемости
Источники информацииInformation sources
[1]. Tact Lee, K.W. Kwok, H.L. Li, H.L.W. Chan. Lead-free alkaline niobate-based transducer for ultrasonic wirebonding applications. // Sensor and Actuators A. 2009. №150. P.267-271.[one]. Tact Lee, K.W. Kwok, H.L. Li, H.L.W. Chan. Lead-free alkaline niobate-based transducer for ultrasonic wirebonding applications. // Sensor and Actuators A. 2009. No. 150. P.267-271.
[2]. EP 1032057 A1, JP 2000042095. C04B 35/00, H01L 41/187, дата публикации 30.08.2000.[2]. EP 1032057 A1, JP 2000042095. C04B 35/00, H01L 41/187, publication date 08/30/2000.
[3]. Seock N.S., Jeong H.C., Byung I.K., Eung S.K.. Relationships between crystal structure and electrical properties of Li0.055[Agx(K0.5Na0.5)1-x]0.945(Nb1-уТау)О3 ceramics // Ceramics International 2012. №38. P.327-330.[3]. Seock NS, Jeong HC, Byung IK, Eung SK. Relationships between crystal structure and electrical properties of Li 0.055 [Ag x (K 0.5 Na 0.5 ) 1-x ] 0.945 (Nb 1-y Ta y ) O 3 ceramics // Ceramics International 2012. No. 38. P.327-330.
[4]. Wenlong Yang, Zhongxiang Zhou, Bin Yang, Yongyuan Jiang, Huan Li, Yanbo Pei. Improvement in temperature stability and modified polymorphic phase transition of La-doped (Na0.52K0.44Li0.04)Nb0.8Ta0.2O3 lead-free piezoelectric ceramics. // Materials Letters. 2012. №70. P.146-148.[four]. Wenlong Yang, Zhongxiang Zhou, Bin Yang, Yongyuan Jiang, Huan Li, Yanbo Pei. Improvement in temperature stability and modified polymorphic phase transition of La-doped (Na 0.52 K 0.44 Li 0.04 ) Nb 0.8 Ta 0.2 O 3 lead-free piezoelectric ceramics. // Materials Letters. 2012. No. 70. P.146-148.
[5]. Pao Ч.Н.Р., Гопалакришнан Дж. Новые направления в химии твердого тела. (Структура, синтез, свойства, реакционная способность и дизайн материалов). Под ред. ак. Кузнецова А.Ф. Пер. с англ. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. 1990. - 520 с.[5]. Pao Ch.N.R., Gopalakrishnan J. New Trends in Solid State Chemistry. (Structure, synthesis, properties, reactivity and design of materials). Ed. ac. Kuznetsova A.F. Per. from English Novosibirsk: Science. Sib. Separation. 1990 .-- 520 p.
[6]. Нараи-Сабо. И. Неорганическая кристаллохимия. Будапешт. 1969. - 504 с.[6]. Narai Szabo. I. Inorganic crystal chemistry. Budapest. 1969 .-- 504 p.
[7]. Фесенко Е.Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М.: Атомиздат, 1972. - 248 с.[7]. Fesenko E.G. The perovskite family and ferroelectricity. M .: Atomizdat, 1972.- 248 p.
[8]. Minhong J., Xinyu L., Guohua С. Phase structures and electrical properties of new lead-free Na0.5K0.5NbO3-LiSbO3-BiFeO3 ceramics. // Scripta Materialia. 2009. V.60. P.909-912.[8]. Minhong J., Xinyu L., Guohua C. Phase structures and electrical properties of new lead-free Na 0.5 K 0.5 NbO 3 -LiSbO 3 -BiFeO 3 ceramics. // Scripta Materialia. 2009.V.60. P.909-912.
[9]. Носов Ю.Н., Кукаев A.A. Энциклопедия отечественных антенн. Справочное издание. М. 2001. С.49.[9]. Nosov Yu.N., Kukaev A.A. Encyclopedia of domestic antennas. Reference edition. M. 2001. S. 49.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100311/03A RU2542009C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Piezoelectric ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100311/03A RU2542009C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Piezoelectric ceramic material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2542009C1 true RU2542009C1 (en) | 2015-02-20 |
Family
ID=53288874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014100311/03A RU2542009C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Piezoelectric ceramic material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542009C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU93016396A (en) * | 1993-03-31 | 1995-07-20 | М.Г. Зуев | CERAMIC MATERIAL AND METHOD FOR ITS OBTAINING |
KR20130029476A (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-25 | 창원대학교 산학협력단 | Pb-FREE PIEZOELECTRIC (Na0.5+XK0.5-X)(Nb0.55Ta0.45)O3 CERAMICS AND THEIR FABRICATION METHOD THEREOF |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2097361C1 (en) * | 1993-03-31 | 1997-11-27 | Михаил Георгиевич Зуев | Ceramic material and method for its production |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100311/03A patent/RU2542009C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU93016396A (en) * | 1993-03-31 | 1995-07-20 | М.Г. Зуев | CERAMIC MATERIAL AND METHOD FOR ITS OBTAINING |
KR20130029476A (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-25 | 창원대학교 산학협력단 | Pb-FREE PIEZOELECTRIC (Na0.5+XK0.5-X)(Nb0.55Ta0.45)O3 CERAMICS AND THEIR FABRICATION METHOD THEREOF |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Wenlong Yang, Zhongxiang Zhou, Bin Yang, Yongyuan Jiang, Huan Li, Yanbo Pei. Improvement in temperature stability and modified polymorphic phase transition of La-doped (Na0.52K0.44Li0.04)Nb0.8Ta0.2O3 lead-free piezoelectric ceramics, Materials Letters, 2012. N70, с. 146-148. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guo et al. | (Na0. 5K0. 5) NbO3–LiTaO3 lead-free piezoelectric ceramics | |
Chu et al. | Doping effects of Nb additives on the piezoelectric and dielectric properties of PZT ceramics and its application on SAW device | |
Ishii et al. | Morphotropic phase boundary and electrical properties of bisumuth sodium Titanate–Potassium niobate solid-solution ceramics | |
Kim et al. | Effect of Na2O additions on the sinterability and piezoelectric properties of lead-free 95 (Na0. 5K0. 5) NbO3–5LiTaO3 ceramics | |
JP2010120835A (en) | Piezoelectric ceramic, vibrator and ultrasonic motor | |
Chang et al. | The effects of sintering temperature on the properties of (Na0. 5K0. 5) NbO3–CaTiO3 based lead-free ceramics | |
CN103172374B (en) | Piezoelectric ceramics and piezoelectric element | |
Tsai et al. | Effects of ZnO on the dielectric, conductive and piezoelectric properties of low-temperature-sintered PMnN-PZT based hard piezoelectric ceramics | |
Muhsen et al. | The effects of Ca, Zr and Sn substitutions into a ternary system of BaTiO 3–BaSnO 3–BaZrO 3 towards its dielectric and piezoelectric properties: a review | |
Koruza et al. | Lead-free perovskite ferroelectrics | |
Yoon et al. | Phase-formation, microstructure, and piezoelectric/dielectric properties of BiYO3-doped Pb (Zr0. 53Ti0. 47) O3 for piezoelectric energy harvesting devices | |
Ji et al. | BiScO3-PbTiO3 piezoelectric ceramics with Bi excess for energy harvesting applications under high temperature | |
Chen et al. | Effects of sintering temperature on the dielectric and piezoelectric properties of Sr additive Sm-modified PbTiO3 ceramics | |
Li et al. | Piezoelectric and dielectric properties of PbNb2O6-based piezoelectric ceramics with high Curie temperature | |
Tsai et al. | The phase structure, electrical properties, and correlated characterizations of (Mn, Sb) co-tuned PZMnNS–PZT ceramics with relaxation behavior near the morphotropic phase boundary | |
Doshida et al. | Hardening of (Ba0. 5Na0. 5) 0.85 Ba0. 15TiO3 lead-free piezoelectric ceramics by adding (Bi0. 5Na0. 5) MnO3 | |
Tsai et al. | Electrical properties and temperature behavior of ZnO-doped PZT–PMnN modified piezoelectric ceramics and their applications on therapeutic transducers | |
KR101310450B1 (en) | Lead-free piezoelectric ceramic composition with high mechanical quality | |
Yang et al. | Defect engineering in barium titanate ferroelectric ceramic showing simultaneous enhancement of piezoelectric coefficient and mechanical quality factor | |
Chang et al. | The effects of sintering temperature on the properties of lead-free (Na0. 5K0. 5) NbO3–SrTiO3 ceramics | |
KR101485284B1 (en) | Piezoelectric ceramic composition | |
Weng et al. | Effects of LiNbO3-doping on properties of (Na0. 535K0. 48) NbO3 piezoelectric ceramics with high electromechanical coupling coefficient for application in surface acoustic wave devices | |
Chen et al. | Promotion of piezoelectric properties of lead zirconate titanate ceramics with (Zr, Ti) partially replaced by Nb2O5 | |
RU2542009C1 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
Hou et al. | Effects of sintering process and Mn-doping on microstructure and piezoelectric properties of Pb ((Zn1/3Nb2/3) 0.20 (Zr0. 47Ti0. 53) 0.80) O3 system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190110 |