RU2696729C1 - Материал для электростриктора - Google Patents
Материал для электростриктора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696729C1 RU2696729C1 RU2018136363A RU2018136363A RU2696729C1 RU 2696729 C1 RU2696729 C1 RU 2696729C1 RU 2018136363 A RU2018136363 A RU 2018136363A RU 2018136363 A RU2018136363 A RU 2018136363A RU 2696729 C1 RU2696729 C1 RU 2696729C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mgo
- solid solutions
- composition
- xpbtio
- bisco
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical group [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 polyethylsiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
- C04B35/472—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on lead titanates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
- C04B35/497—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates based on solid solutions with lead oxides
- C04B35/499—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates based on solid solutions with lead oxides containing also titanates
-
- H01L41/1875—
-
- H01L41/1878—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области создания электромеханических изделий и ультразвуковых излучателей. Предложен материал для электростриктора на основе твердых растворов, включающий PbO, MgO, Nb2O5 и TiO2 и дополнительно содержащий оксиды Bi2O3 и Sc2O3, при этом указанный материал имеет состав (1-2x)BiScO3⋅xPbTiO3⋅xPb(Nb2/3Mg1/3)O3 при x = 0,42. Изобретение обеспечивает понижение диэлектрической проницаемости при сохранении хорошей электрострикционной деформации. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области создания электромеханических изделий и ультразвуковых излучателей.
Из уровня техники [патент RU 2130000 С1, опубл. 10.05.1999] известен электрострикционный материал, включающий PbO, MgO, Nb2O5, TiO2 и дополнительно содержащий La2O3. Данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа) настоящего изобретения.
Указанный материал, обладая хорошими электрострикционными свойствами SII (10 кВ/см) - (1,00-1,25)×10-3, имеет при этом довольно большую диэлектрическую проницаемость εr - 14000-16000, что не всегда приемлемо, в частности, для ультразвуковых излучателей.
Техническим результатом настоящего изобретения является понижение диэлектрической проницаемости при сохранении хорошей электрострикционной деформации.
Указанный технический результат достигается за счет того, что материал для электростриктора на основе твердых растворов, включающий PbO, MgO, Nb2O5 и TiO2, дополнительно содержит оксиды Bi2O3 и Sc2O3, при этом указанный материал имеет состав (1-2x)BiScO3⋅xPbTiO3⋅xPb(Nb2/3Mg1/3)O3 при х=0,42.
Приготовление состава материала проводили по обычной керамической технологии. Эти составы находятся на пересекающем линию морфотропной фазовой границы сечении BS - [0,5PT⋅0,5PMN] вблизи морфотропной фазовой границы х=0,40 между ромбоэдрической и тетрагональной формами твердых растворов. Помол-смешивание исходных оксидов, взятых в отвечающих формуле твердых растворов пропорциях, и помол синтезированных продуктов проводили с использованием аппарата вихревого слоя, который обеспечивал дисперсность синтезированных порошков, соответствующую внешней удельной поверхности Ssp, равной 4000-6000 см2/г.
Первый обжиг гомогенизированных смесей проводили при Ts1 = 780-800°С в течение ts1 = 6 ч. Величина внешней удельной поверхности Ssp синтезированных порошков после помола составляла 6300-7200 см2/г. Полусухое прессование цилиндрических заготовок диаметром 14 мм и высотой 10 мм проводили одноосным давлением 700 кг/см2.
При этом в синтезированные порошки вводили связку в виде 5 мас. % пятипроцентного водного раствора поливинилового спирта плюс 1 мас. % глицерина. Спекание заготовок проводили в камерной печи в засыпке из смеси оксидов свинца и циркония, содержащей 30 мас. % PbO, при Ts2 = 1150-1250°С с выдержкой в течение ts2 = 1,5-4 ч. Оптимальными условиями обжига порошков BS⋅xPT⋅xPMN, синтезированных «твердофазным» методом и прошедших интенсивный помол, являются температура 1180-1200°С и время обжига 1,5-2,0 ч. При этом была получена плотность образцов >95% от рентгеновской. Повышение температуры обжига до 1240°С приводит к заметному ухудшению основных функциональных параметров. Для высокодисперсных порошков (Sуд > 6000 см2/г) оптимальная температура обжига близка к 1200°С.
Из спеченных керамических заготовок путем распиливания и шлифования были получены таблетки диаметром 10 мм и толщиной 0,5 мм. На плоские поверхности таблеток путем вжигания серебросодержащей пасты наносили электроды, имеющие форму круга диаметром 9 мм. Поляризацию образцов проводили в полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-5 при 100°С с выдержкой 15 минут под электрическим полем напряженностью 25 кВ/см и охлаждением под этим полем до 50-60°С. Электрострикция изготовленных образцов по диаметру при подаче напряжения на электроды показана на фиг. 1, она составила 1×10-3 при 10 кВ/см. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры показана на фиг. 2, и в среднем она имеет значение ε = 1000.
Claims (1)
- Материал для электростриктора на основе твердых растворов, включающий PbO, MgO, Nb2O5 и TiO2, отличающийся тем, что дополнительно содержит оксиды Bi2O3 и Sc2O3, при этом указанный материал имеет состав (1-2х)BiScO3⋅xPbTiO3⋅xPb(Nb2/3Mg1/3)O3 при x=0,42.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018136363A RU2696729C1 (ru) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Материал для электростриктора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018136363A RU2696729C1 (ru) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Материал для электростриктора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2696729C1 true RU2696729C1 (ru) | 2019-08-05 |
Family
ID=67586739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018136363A RU2696729C1 (ru) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Материал для электростриктора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2696729C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801090C1 (ru) * | 2022-12-23 | 2023-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Модифицированный материал для электростриктора |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096385C1 (ru) * | 1993-06-07 | 1997-11-20 | Витебский завод радиодеталей производственного объединения "Монолит" | Шихта сегнетоэлектрического керамического материала для низкочастотных конденсаторов |
| RU2130000C1 (ru) * | 1996-07-10 | 1999-05-10 | Ростовский государственный университет | Электрострикционный материал |
| US6685849B2 (en) * | 2001-05-14 | 2004-02-03 | The Penn State Research Foundation | Perovskite materials for high temperature and high performance actuators and transducers |
| RU2453518C2 (ru) * | 2010-09-23 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" (ОАО "НИИ "Элпа") | Пьезокерамический материал |
| US8518291B2 (en) * | 2011-07-24 | 2013-08-27 | Case Western Reserve University | High temperature piezoelectric ceramics |
| CN103936412A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-23 | 北京大学 | 一种铌锡酸铅-钪酸铋-钛酸铅三元系高温压电陶瓷材料及其制备方法 |
| WO2017109096A1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | A high temperature piezoelectric bisco3-pbtio3 ceramic material chemically engineered for high power operation, and a procedure for obtaining said ceramic material |
-
2018
- 2018-10-16 RU RU2018136363A patent/RU2696729C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096385C1 (ru) * | 1993-06-07 | 1997-11-20 | Витебский завод радиодеталей производственного объединения "Монолит" | Шихта сегнетоэлектрического керамического материала для низкочастотных конденсаторов |
| RU2130000C1 (ru) * | 1996-07-10 | 1999-05-10 | Ростовский государственный университет | Электрострикционный материал |
| US6685849B2 (en) * | 2001-05-14 | 2004-02-03 | The Penn State Research Foundation | Perovskite materials for high temperature and high performance actuators and transducers |
| RU2453518C2 (ru) * | 2010-09-23 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" (ОАО "НИИ "Элпа") | Пьезокерамический материал |
| US8518291B2 (en) * | 2011-07-24 | 2013-08-27 | Case Western Reserve University | High temperature piezoelectric ceramics |
| CN103936412A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-23 | 北京大学 | 一种铌锡酸铅-钪酸铋-钛酸铅三元系高温压电陶瓷材料及其制备方法 |
| WO2017109096A1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | A high temperature piezoelectric bisco3-pbtio3 ceramic material chemically engineered for high power operation, and a procedure for obtaining said ceramic material |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801090C1 (ru) * | 2022-12-23 | 2023-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Модифицированный материал для электростриктора |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ryu et al. | Effect of heating rate on the sintering behavior and the piezoelectric properties of lead zirconate titanate ceramics | |
| WO2010128647A1 (ja) | 圧電セラミックスおよびその製造方法ならびに圧電デバイス | |
| US10505101B2 (en) | Ceramic material, method for producing the ceramic material, and electroceramic component comprising the ceramic material | |
| EP2610233B1 (en) | Piezoelectric ceramic and piezoelectric device | |
| KR101333792B1 (ko) | 비스무스 기반의 무연 압전 세라믹스 및 그 제조방법 | |
| KR101333793B1 (ko) | 비스무스계 압전 세라믹스 및 그 제조방법 | |
| RU2696729C1 (ru) | Материал для электростриктора | |
| JP2004075448A (ja) | 圧電磁器組成物、圧電磁器組成物の製造方法および圧電セラミック部品 | |
| KR20130086093A (ko) | 무연 압전 세라믹스 조성물 | |
| KR101590703B1 (ko) | 무연 압전 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 | |
| RU2801090C1 (ru) | Модифицированный материал для электростриктора | |
| JP5914081B2 (ja) | 圧電材料、圧電材料の製造方法 | |
| KR100563364B1 (ko) | 무연(無鉛)계 압전 세라믹스 및 그 제조방법 | |
| CN114292102A (zh) | 一种铁酸铋-钛酸钡基无铅压电陶瓷材料及其制备方法 | |
| KR101261445B1 (ko) | 비스무스(Ｂｉ)계 무연 압전 세라믹스 및 그 제조 방법 | |
| JPH0570222A (ja) | ＢａＯ−ｘＴｉＯ２ 系誘電体磁器 | |
| KR930001915B1 (ko) | 저온 소결 압전요업재료 제조방법 | |
| KR20080108781A (ko) | 비납계 압전 세라믹스 조성물 및 그 제조방법 | |
| EP1857426A1 (en) | Piezoelectric porcelain composition | |
| KR101110365B1 (ko) | 압전 세라믹스 제조방법 | |
| JP3802611B2 (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JP4179029B2 (ja) | 圧電セラミックの製造方法 | |
| KR100356640B1 (ko) | 압전재료용 산화물 조성물 | |
| JP6426416B2 (ja) | 圧電セラミックス及びその製造方法 | |
| JPH0629140B2 (ja) | 圧電素子材料及びその製造方法 |