RU2548278C1 - Piezoelectric ceramic material - Google Patents
Piezoelectric ceramic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548278C1 RU2548278C1 RU2014103771/03A RU2014103771A RU2548278C1 RU 2548278 C1 RU2548278 C1 RU 2548278C1 RU 2014103771/03 A RU2014103771/03 A RU 2014103771/03A RU 2014103771 A RU2014103771 A RU 2014103771A RU 2548278 C1 RU2548278 C1 RU 2548278C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic material
- sro
- composition
- oxides
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе ниобата натрия и может быть использовано при создании высокочастотных акустоэлектрических преобразователей.The invention relates to piezoelectric ceramic materials based on sodium niobate and can be used to create high-frequency acoustoelectric transducers.
Для указанных применений пьезоэлектрический керамический материал должен иметь невысокую относительную диэлектрическую проницаемость,
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий карбонаты Na2CO3, K2CO3, Li2CO3 и оксиды Nb2O5, Bi2O3, TiO2, MnO, NdO, состав которого отвечает химической формуле (1-х-y)Bi(Li0.5Me0.5)O3-xBaTiO3-y(K0.5Bi0.5)TiO3-zMaOb, где Me=0.9Nb+0.1Mn, M=Nd, x=0.06, y=0.89, z=0.01. Материал имеет для лучших составов
Для указанных применений материал имеет слишком большую величину
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий оксиды K2O, Na2O, Nb2O5, CuO, состав которого отвечает химической формуле 0.99K0.5Na0.5NbO3-0.01CuO. Материал имеет для лучших составов
Для указанных применений материал имеет недостаточно низкие значения
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий оксиды Na2O, Nb2O5, SrO и карбонат Li2CO3, состав которого отвечает химической формуле xNaNbO3-yLiNbO3-1-x-ySrNb2O6, где x=0.85, y=0.125. Материал имеет для лучших составов
Для указанных применений материал имеет недостаточно высокие значения Kp. Кроме того, материал изготавливается по дорогостоящей технологии горячего прессования, которая неприменима к условиям промышленного производства.For these applications, the material has not high enough values of K p . In addition, the material is manufactured using expensive hot-pressing technology, which is not applicable to industrial production conditions.
Наиболее близким к заявляемому материалу по технической сущности и достигаемому результату является пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий оксиды K2O, Na2O, Nb2O5, CdO, состав которого отвечает химической формуле (NaxKyCdz)NbO3, где x=0.50-0.55, y=0.20, z=0.125-0.150. Материал имеет для лучших составов
Для указанных применений материал имеет слишком большую величину
Задачей изобретения является снижение значений относительной диэлектрической проницаемости до
Указанные результаты достигаются тем, что пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий оксиды Na2O и Nb2O5, согласно изобретению дополнительно содержит SrO, Li2O, Al2O3, Bi2O3, Fe2O3 при следующем соотношении компонентов (в мас.%):These results are achieved in that the piezoelectric ceramic material based on sodium niobate, including the oxides Na 2 O and Nb 2 O 5 , according to the invention further comprises SrO, Li 2 O, Al 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 when the following ratio of components (in wt.%):
Состав материала отвечает химической формуле:The composition of the material corresponds to the chemical formula:
Модифицирование материала на основе ниобата натрия оксидами стронция, SrO, лития, Li2O, алюминия, Al2O3, висмута, Bi2O3 и железа, Fe2O3, приводит к комплексному эффекту. Введение ионов Li+ и Al3+, характеризующихся низкой величиной α/r3 (где α - поляризуемость, r - радиус иона), способствует снижению
В табл.1 приведены значения электрофизических параметров пьезоэлектрического керамического материала в зависимости от состава.Table 1 shows the values of the electrophysical parameters of the piezoelectric ceramic material depending on the composition.
В табл.2 приведены сравнительные электрофизические параметры прототипа и оптимального состава заявляемого пьезоэлектрического керамического материала.Table 2 shows the comparative electrophysical parameters of the prototype and the optimal composition of the inventive piezoelectric ceramic material.
Материал изготавливался по обычной керамической технологии следующим образом. В качестве исходных реагентов использовались гидрокарбонаты, карбонаты и оксиды следующих квалификаций: NaHCO3 - «чда», SrO - «чда», Nb2O5 - «NbO-РТ», Li2CO3 - «хч», Al2O3 - «чда», Fe2O3 - «ч», Bi2O3 - «ч». Синтез осуществлялся путем двукратного обжига смесей сырьевых компонентов: NaHCO3, SrCO3, Nb2O5, Li2CO3, Al2O3, Bi2O3, Fe2O3, взятых в количествах (масс. %, в случае NaHCO3, KHCO3, Li2CO3 в пересчете на соответствующие оксиды): Na2O=16.32-16.40; SrO=0.63; Nb2O5=79.81-80.20; Li2O=1.12-1.13; Al2O3=0.40; Bi2O3=0.92-1.28, Fe2O3=0.32-0.44 c промежуточным помолом синтезированного продукта. Температура обжига при синтезе, Тсинт.=1140 K, длительность изотермической выдержки, τ1=τ2=6 час. Спекание образцов в виде столбиков ⌀12 мм, высотой 15-18 мм осуществлялось при τсп.=1450 K, 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 K в течение 0.5 ч. Образцы поляризовали в полиэтиленсилоксановой жидкости при температуре 430 K в течение 60 мин в постоянном электрическом поле напряженностью 8 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”, SrO - “chda”, Nb 2 O 5 - “NbO-PT”, Li 2 CO 3 - “hch”, Al 2 O 3 - “chda”, Fe 2 O 3 - “h”, Bi 2 O 3 - “h”. The synthesis was carried out by double calcining mixtures of raw components: NaHCO 3 , SrCO 3 , Nb 2 O 5 , Li 2 CO 3 , Al 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 taken in quantities (wt.%, In the case of NaHCO 3 , KHCO 3 , Li 2 CO 3 in terms of the corresponding oxides): Na 2 O = 16.32-16.40; SrO = 0.63; Nb 2 O 5 = 79.81-80.20; Li 2 O = 1.12-1.13; Al 2 O 3 = 0.40; Bi 2 O 3 = 0.92-1.28, Fe 2 O 3 = 0.32-0.44 with intermediate grinding of the synthesized product. The firing temperature during synthesis, T synt. = 1140 K, the duration of isothermal exposure, τ 1 = τ 2 = 6 hours. Sintering of samples in the form of columns ⌀12 mm, height 15-18 mm was carried out at τ sp. = 1450 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. = 1070 K for 0.5 h. The samples were polarized in a polyethylene siloxane liquid at a temperature of 430 K for 60 min in a constant electric field of 8 kV / cm.
В соответствии с ОСТ 11.0444-87 определяли электрофизические характеристики: относительные диэлектрические проницаемости поляризованных
Полученные экспериментальные данные (табл.1, примеры 2-4) свидетельствуют о том, что пьезоэлектрический керамический материал предлагаемого состава обладает совокупностью электрофизических параметров, отвечающих задаче изобретения: сниженными значениями относительной диэлектрической проницаемости
Данные, приведенные в табл.2, подтверждают преимущества предлагаемого пьезоэлектрического керамического материала по сравнению с материалом-прототипом, а именно снижение
Эффект снижения
Высокие значения Qm и Kp в сочетании с низкой
Высокие значения
Источники информацииInformation sources
1. CN 103172370 A, МПК C04B 35/475, C04B 35/468, C04B 35/622, дата публикации 26.06.2013.1. CN 103172370 A, IPC C04B 35/475, C04B 35/468, C04B 35/622, publication date 06/26/2013.
2. EP 1032057 (A1), МПК H01L 41/187, дата публикации 30.08.2000.2. EP 1032057 (A1), IPC H01L 41/187, publication date 08/30/2000.
3. Авторское свидетельство №687042 по заявке №2467273, МПК C04B 35/00, дата публикации 28.05.1979.3. Copyright certificate No. 687042 by application No. 2467273, IPC C04B 35/00, publication date 05/28/1979.
4. RU 2498960, МПК C04B 35/49, дата публикации 20.11.2013.4. RU 2498960, IPC C04B 35/49, publication date 11/20/2013.
5. Резниченко Л.А., Кузнецова Е.М., Разумовская О.Н., Шилкина Л.А. Кристаллохимическое моделирование сегнетоэлектрических материалов с низкой диэлектрической проницаемостью // ЖТФ. 2001. T.75. №5. С.53-56.5. Reznichenko L. A., Kuznetsova E. M., Razumovskaya O. N., Shilkina L. A. Crystal-chemical modeling of ferroelectric materials with low dielectric constant // Zh. 2001. T.75. No. 5. S.53-56.
Claims (1)
Na2O 16.32-16.40
Nb2O5 79.81-80.20
SrO 0.63-0.63
Li2O 1.12-1.13
Al2O3 0.40-0.40
Вi2O3 0.92-1.28
Fe2O3 0.32-0.44 A piezoelectric ceramic material based on sodium niobate, including Na 2 O and Nb 2 O 5 and the following oxides SrO, Li 2 O, Al 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3, in the following ratio of components, wt.%:
Na 2 O 16.32-16.40
Nb 2 O 5 79.81-80.20
SrO 0.63-0.63
Li 2 O 1.12-1.13
Al 2 O 3 0.40-0.40
Bi 2 O 3 0.92-1.28
Fe 2 O 3 0.32-0.44
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014103771/03A RU2548278C1 (en) | 2014-02-04 | 2014-02-04 | Piezoelectric ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014103771/03A RU2548278C1 (en) | 2014-02-04 | 2014-02-04 | Piezoelectric ceramic material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2548278C1 true RU2548278C1 (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53289250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014103771/03A RU2548278C1 (en) | 2014-02-04 | 2014-02-04 | Piezoelectric ceramic material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2548278C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU687042A1 (en) * | 1977-03-29 | 1979-09-25 | Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет | Piezoelectric pottery |
US6979410B2 (en) * | 2001-03-30 | 2005-12-27 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic, method of manufacturing the same and piezoelectric device |
RU2498960C2 (en) * | 2011-11-09 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Piezoelectric ceramic material |
RU2498959C2 (en) * | 2011-11-09 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Piezoelectric ceramic material |
-
2014
- 2014-02-04 RU RU2014103771/03A patent/RU2548278C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU687042A1 (en) * | 1977-03-29 | 1979-09-25 | Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет | Piezoelectric pottery |
US6979410B2 (en) * | 2001-03-30 | 2005-12-27 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic, method of manufacturing the same and piezoelectric device |
EP1382587B1 (en) * | 2001-03-30 | 2009-07-08 | TDK Corporation | Piezoelectric porcelain and method for preparation thereof, and piezoelectric element |
RU2498960C2 (en) * | 2011-11-09 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Piezoelectric ceramic material |
RU2498959C2 (en) * | 2011-11-09 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Piezoelectric ceramic material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1188918C (en) | Piezo-electric ceramic material, sintered piezo-electric ceramic pressed block and piezo-electric ceramic device | |
JPH11228227A (en) | Piezoelectric ceramic composition | |
JP3788198B2 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic element using the same | |
JP3931513B2 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic element using the same | |
KR100434419B1 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element | |
JP2006056778A (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic element using it | |
KR100296933B1 (en) | Piezoelectric ceramic composition | |
JP4020454B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric ceramics | |
RU2548278C1 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
KR100685327B1 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric device | |
KR20020018064A (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic element using the same | |
CN102219511A (en) | Piezoelectric ceramic composition, piezoelectric element, and resonator | |
KR100610495B1 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic device composed of same | |
US20210119109A1 (en) | Piezoelectric ceramic, ceramic electronic component, and method of manufacturing piezoelectric ceramic | |
JP3613140B2 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic element using the same | |
CN1344064A (en) | Piezoelectric ceramics compsn. for surface sonic wave element and surface sonic wave element | |
EP1327615B1 (en) | Piezoelectric ceramic and piezoelectric ceramic element comprising the same | |
JP3617411B2 (en) | Piezoelectric ceramic vibrator | |
US6391223B1 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic element using the same | |
RU2551156C1 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
KR100379201B1 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic device using the same | |
RU2561439C2 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
KR100604148B1 (en) | Piezoelectric ceramics and the manufacturing method thereof | |
JPH0745882A (en) | Piezoelectric element | |
JP2010180073A (en) | Piezoelectric porcelain composition and oscillator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190205 |