Пьезоэлектрический керамический материал



Пьезоэлектрический керамический материал
Пьезоэлектрический керамический материал
Пьезоэлектрический керамический материал
Пьезоэлектрический керамический материал
Пьезоэлектрический керамический материал

 


Владельцы патента RU 2498961:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) (RU)

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе ниобатов натрия-калия и может быть использовано в среднечастотных радиоэлектронных устройствах, работающих в режиме приема, в том числе в трансдукторах ультразвуковых передатчиков. Техническим результатом изобретения является снижение механической добротности, повышение значений пьезомодуля, пьезочувствительности, удельной чувствительности и коэффициента электромеханической связи. Пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия-калия включает Na2O, K2O, Nb2O5, Li2O, Ta2O5, Sb2O5 и NiO при следующем соотношении компонентов, в мас.%: Na2O - 8,49-8,67; K2O - 11,00-11,25; Nb2O5 - 60,68-61,98; Li2O - 0,49-0,65; Ta2O5 - 11,20-11,44; Sb2O5 - 5,33-7,15; NiO - 0,82-0,83. 3 пр., 5 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе ниобатов натрия-калия и может быть использовано в среднечастотных радиоэлектронных устройствах, работающих в режиме приема, в том числе, в трансдукторах ультразвуковых передатчиков.

Для указанных применений материал должен обладать средним значением диэлектрической проницаемости, ε33T0, (700÷1100), достаточно высоким пьезомодулем d33 (≥200 пКл/Н), пьезочувствительностью, g33, (~20 мВ·м/Н), удельной чувствительностью, d 33 / ε 33 Т / ε 0 , (~5÷6 пКл/Н), коэффициентом электромеханической связи, Kр(~0.4), низкой механической добротностью, Qм, (<50).

Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия-калия, включающий NaNbO3, KNbO3, LiNbO3 и CeO2. Материал имеет ε33T0=(785÷1023), d33=(148÷178) пКл/Н, g33=(21÷22) мВ·м/Н, d 33 / ε 33 Т / ε 0 = ( 5.28 ÷ 6.22 ) пКл/Н, Kр=(0.36÷0.42) (патент US 2007200084 (A1). Опубл. 24.02.2009. Авторы: Xiaoxing Wang, Hung Hom Kowloon, Kin Wing Kwong и др.; по заявке № US 20060362793, приоритет от 30.08.2007. H01L 41/18, C04B 35/495, H01L 41/187) Для указанных применений материал имеет недостаточно высокие значения d33. Кроме того, присутствие в составе дорогостоящего редкоземельного элемента - церия (Ce) делает материал промышленно не рентабельным.

Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия-калия, включающий NaNbO3, KNbO3, LiNbO3, SrTiO3, BiFeO3. Материал имеет ε33T0=(731÷1043), d33=(90÷150) пКл/Н, g33=(13÷21) мВ·м/Н, d 33 / ε 33 Т / ε 0 = ( 3.3 ÷ 9.3 ) пКл/Н (патент EP 2218702 (A1). Опубл. 18.08.2010. Автор: Uraki Shingo; по заявке №ЕР 200857928, приоритет от 06.11.2008. B41I 2/045, B41I 2/055, C04B 35/00, H01L 41/187). Для указанных применений материал имеет недостаточно высокие значения d33.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия-калия, включающий Na(Nb, Ta, Sb)O3, K(Nb, Ta, Sb)O3, Li(Nb, Ta, Sb)O3 с добавками оксидов марганца (MnO2) и редкоземельного элемента - церия (CeO2). Состав материала отвечает химической формуле (Na0.475K0.475Li0.05)(Nb0.92Ta0.05, Sb0.03)O3 + 0.4%CeO2 +0.4%MnO2, то есть включает оксиды Na2O, K2O, Li2O, Nb2O5, Ta2O5, Sb2O5 CeO2 и MnO2. Материал имеет (для лучших составов) ε33т0=1150, d33=200 пКл/Н, g33=19 мВ·м/н, d 33 / ε 33 Т / ε 0 = 5.89 пКл/Н, Kр=0.43, Qм=80 (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) (прототип). Для указанных применений материал имеет слишком высокое значение Qм. Кроме того, использование в составе редкоземельного элемента - церия (Ce) приводит к удорожанию материала и изделий из него, что препятствует их массовому применению.

Задачей изобретения является снижение Qм (до значений <50) при сохранении средних значений ε33т0 (~700÷1100), достаточно высоких значений пьезомодуля d33 (~190÷200 пКл/Н), пьезочувствительности g33 (~18÷20 мВ·м/н), удельной чувствительности d 33 / ε 33 Т / ε 0 (~5÷6 пКл/Н), коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний Kр (~0.40). При этом из состава материала должны быть исключены редкоземельные элементы.

Указанные результаты достигаются тем, что пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия-калия, включающий оксиды Na2O, K2O, Nb2O5, дополнительно содержит Li2O, Ta2O5, Sb2O5, NiO при следующем соотношении компонентов, в масс.%:

Na2O=8.49÷8.67 Ta2O5=11.20÷11.44
K2O=11.00÷11.25 Sb2O5=5.35÷7.15
Nb2O5=60.68÷61.98 NiO=0.82÷0.83
Li2O=0.49÷0.65

Состав материала отвечает формуле:

LiaKbNacNbdTamSbnO3+zNiO, где а=6.00÷8.00 (в мол.%), b=42.32÷43.24 (в мол.%), c=49.68÷50.76 (в мол.%), d=82.80÷84.60 (в мол.%), m=9.20÷9.40 (в мол.%), n=6.00÷8.00 (в мол.%), a+b+c=100%, d+m+n=100%, 0≤z≤0.03.

1. Пример изготовления пьезоэлектрического керамического материала

Материал изготавливался по обычной керамической технологии следующим образом. В качестве исходных реагентов использовались гидрокарбонаты, карбонаты и оксиды следующих квалификаций: NaHCO3 - «чда», KHCO3 - «ч», Nb2O5 - «NbO-PT», Li2CO3 - «хч», Ta2O5 - «ТаО-1», Sb2O5 - «хч», NiO - «ч». Синтез осуществлялся путем однократного обжига смесей сырьевых компонентов: NaHCO3, KHCO3, Nb2O5, Li2CO3, Ta2O, Sb2O5, NiO, взятых в количествах (масс. %, в случае NaHCO3, KHCO3, Li2CO3 в пересчете на соответствующие оксиды): Na2O=8.67; K2O=11.25; Nb2O5=61.98; Li2O=0.49; Ta2O5=11.44; Sb2O5=5.35, NiO=0.82 с промежуточным помолом синтезированного продукта. Температура обжига при синтезе, Тсинт.=1223 К, длительность изотермической выдержки, τсинт=5 ч. Спекание образцов в виде столбиков Ø12 мм, высотой 15÷18 мм осуществлялось при Тсп.=1393 К, длительность изотермической выдержки, τсп=1.5 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.

2. Пример изготовления пьезоэлектрического керамического материала

Материал изготавливался по обычной керамической технологии следующим образом. В качестве исходных реагентов использовались гидрокарбонаты, карбонаты и оксиды следующих квалификаций: NaHCO3 - «чда», KHCO3 - «ч», Nb2O5 - «NbO-PT», Li2CO3 - «хч», Ta2O5 - «ТаО-1», Sb2O5 - «хч», NiO - «ч». Синтез осуществлялся путем однократного обжига смесей сырьевых компонентов: NaHCO3, KHCO3, Nb2O5, Li2CO3, Ta2O5, Sb2O5, NiO, взятых в количествах (масс. %, в случае NaHCO3, KHCO3, Li2CO3 в пересчете на соответствующие оксиды): Na2O=8.58; K2O=11.11; Nb2O5=61.33; Li2O=0.57; Ta2O5=11.35; Sb2O5=6.24, NiO=0.82 с промежуточным помолом синтезированного продукта. Температура обжига при синтезе, Tcинт.=1223 K, длительность изотермической выдержки, τсинт=5 ч. Спекание образцов в виде столбиков Ø12 мм, высотой 15÷18 мм осуществлялось при Тсп.=1393 К, длительность изотермической выдержки, τсп=1.5 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 Tвжиг.=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.

3. Пример изготовления пьезоэлектрического керамического материала

Материал изготавливался по обычной керамической технологии следующим образом. В качестве исходных реагентов использовались гидрокарбонаты, карбонаты и оксиды следующих квалификаций: NaHCO3 - «чда», KHCO3 - «ч», Nb2O5 - «NbO-PT», Li2CO3 - «хч», Ta2O5 - «ТаО-1», Sb2O5 - «хч», NiO - «ч». Синтез осуществлялся путем однократного обжига смесей сырьевых компонентов: NaHCO3, KHCO3, Nb2O5, Li2CO3, Ta2O5, Sb2O5, NiO, взятых в количествах (масс. %, в случае NaHCO3, KHCO3, Li2CO3 в пересчете на соответствующие оксиды): Na2O=8.49; K2O=11.00; Nb2O5=60.68; Li2O=0.65; Ta2O5=11.20; Sb2O5=7.15, NiO=0.83 с промежуточным помолом синтезированного продукта. Температура обжига при синтезе, Тсинт.=203 К, длительность изотермической выдержки, τсинт=5 ч. Спекание образцов в виде столбиков Ø12 мм, высотой 15÷18 мм осуществлялось при Tcп.=1393K, длительность изотермической выдержки τсп=1,5 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.

Электрофизические характеристики определяли в соответствии с ОСТ 11.0444-87. Измерялись относительная диэлектрическая проницаемость поляризованных образцов, ε33Т00 - диэлектрическая постоянная), пьезомодули, |d31| и d33, коэффициент электромеханической связи планарной моды колебаний, Kр, механическая добротность, Qm, скорость звука, V1E. Пьезомодуль, d33, определяли квазистатическим методом. Измерение экспериментальной плотности образцов, ρэксп, осуществляли методом гидростатического взвешивания в октане. Пьезочувствительность на толщинной моде колебаний, d33, рассчитывали по формуле d33=d3333Т; удельную чувствительность рассчитывали по формуле d 33 / ε 33 Т / ε 0 ; акустический импеданс, Za, рассчитывали по формуле Zaэксп.V1E.

На фиг.1, где изображена табл.1, приведены основные характеристики материала в зависимости от состава, а на фиг.2, где изображена табл.2, приведены основные электрофизические характеристики оптимальных составов предлагаемого материала. Результаты испытания пьезоэлектрических керамических образцов приведены в Акте.

Полученные экспериментальные данные (фиг.1, 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 величин компонентов.

Данные, приведенные на фиг.1, 2 (табл.1, 2), подтверждают преимущества предлагаемого пьезоэлектрического керамического материала по сравнению с материалом - прототипом, а именно снижение Qm (почти вдвое) до значений ~45÷49 при сохранении средних значений относительной диэлектрической проницаемости ε33Т0~1091÷1097, относительно высоких значений пьезомодуля d33~202÷203 пКл/Н, пьезочувствительности g33~20 мВ·м/Н, удельной чувствительностью d 33 / ε 33 Т / ε 0 6.1 пКл/Н, коэффициента электромеханической связи планарной мод колебаний Kр~0.42÷0.43.

Эффект снижения Qm достигается, по существу, дополнительным введением в материал, включающий Na2O, K2O, Nb2O5 оксидов Li2O, Ta2O5, Sb2O5, NiO.

Предлагаемый пьезоэлектрический керамический материал получают по обычной керамической технологии без использования редкоземельных элементов (как в прототипе), что значительно упрощает и удешевляет технологический процесс.

Среднее значение относительной диэлектрической проницаемости ε33Т0=1091÷1097 предлагаемого пьезоэлектрического керамического материала определяет основное его назначение - использование в среднечастотных преобразователях.

Это следует, прежде всего, из того, твердые растворы на основе ниобатов щелочных металлов (НЩМ) могут использоваться в качестве резонансных элементов пьезоэлектрических преобразователей в высокочастотных (ВЧ) (3.0÷30.0) МГц и очень высокочастотных (ОВЧ) (30.0÷300.0) МГц диапазонах, среднечастотном (СЧ) (0.3÷3.0) МГц диапазоне; низкочастотном (НЧ) (30.0÷300.0) кГц) и ультранизкочастотном (ОНЧ) (<30.0 кГц) диапазонах. Классификация электромагнитных волн по частотным диапазонам представлена в (Носов Ю.Н., Кукаев А.А. Энциклопедия отечественных антенн. Справочное издание. М. 2001. С.49).

При условии согласования преобразователя с нагрузкой (Ri=Rн) (обычно реализуемое в выпускаемой промышленностью радиоэлектронной аппаратуре выходное сопротивление Rн~50 Ом для высоких и средних частот и 1000 Ом для низких частот), используя формулу для емкостного сопротивления преобразователя: Ri=1/ωС, где Ri - емкостное сопротивление преобразователя. Ом; ω - круговая частота, Гц; C - емкость, Ф; - можно приблизительно оценить интервалы значений емкости C=1/2πfRi для указанных диапазонов частот, а, следовательно, и относительной диэлектрической проницаемости поляризованных элементов, ε33Т0=k·C, где k - коэффициент, зависящий от размеров элементов, ε0=8.85·10-12 Ф - диэлектрическая проницаемость вакуума; при k=1, ε33Т0=C.

На фиг.3-5, где изображены таблицы 3-5, приведены значения относительной диэлектрической проницаемости, ε33Т0, реализуемые в объемных керамических образцах в различных частотных диапазонах. Там же (*) приведены комментарии к таблицам.

Таким образом, при пониженных (средних) частотах необходимы достаточно высокие (средние) значения ε33Т0 для снижения сопротивления преобразователя, что улучшает его согласование с нагрузкой. Средние значения ε33Т0 полезны и для снижения габаритов, что важно при разработке гидроакустических устройств.

Достаточно высокие значения Kр, g33, d 33 / ε 33 Т / ε 0 определяют высокую эффективность электроакустических преобразователей в режимах приема и излучения.

Разработанный пьезоэлектрический керамический материал может быть использован в среднечастотных радиоэлектронных устройствах, работающих в режиме приема, в том числе, в трансдукторах ультразвуковых передатчиков, а также и в сейсмоприемниках, предназначенных для геофизической разведки полезных ископаемых. С их помощью регистрируются сейсмические колебания, искусственно вызванные действием взрыва. Основной параметр сейсмоприемника - чувствительность к изменению давления во внешней среде, - в значительной степени обеспечивается высоким коэффициентом d 33 / ε 33 Т / ε 0 , а средние значения ε33Т0 благоприятны для согласования сейсмоприемника, работающего в среднечастотном диапазоне, с нагрузкой.

Кроме работы на средних частотах, предлагаемый материал может быть использован в приборах медицинской диагностики, работающих на нагрузку с низкоомным входным сопротивлением, которое обеспечивает согласование с ней преобразователя. В таких устройствах низкие значения Qm разработанного материала способствуют подавлению ложных колебаний. Разработанный материал имеет низкую плотность (ρэксп.=4.52 г/см3), что приводит к значительному снижению веса изделий и уменьшению акустического импеданса (Za~19 mrayl), что необходимо для согласования с акустической нагрузкой.

Разработанный материал обладает способностью эффективно накапливать электрическую энергию (плотность запасенной электрической энергии более 2·103 Кл·В·м-3), что перспективно для его использования в качестве источника внешнего электрического поля.

Из вышесказанного следует, что технический результат изобретения достигается новой совокупностью существенных признаков, как вновь введенных, так и известных, следовательно, заявленный пьезоэлектрический керамический материал соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Предлагаемый пьезоэлектрический керамический материал обеспечивает технический результат, не вызывает затруднений при изготовлении, предполагает использование основных (доступных и дешевых) материалов (реагентов) и стандартного оборудования, не содержит в своем составе токсичных элементов, что свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию «промышленная применяемость».

Таблица 1
N п/п Номера составов NNo образца ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
εтззо Kр |d31|, пКл/Н d33', пКл/Н d 33 / ε 33 Т / ε 0 , пм/В QМ V 1 ε * 10 3 , м/с g33 мВ·м/Н Za, mrayl
1 1088 0.41 78 200 6.1 45 4.33 20.7 19.6
2 1094 0.42 82 204 6.2 44 4.29 21.0 19.4
1 3 3 1090 0.42 79 201 6.1 46 4.32 20.8 19.5
4 1091 0.43 82 202 6.1 45 4.31 20.9 19.5
5 1092 0.42 79 203 6.1 45 4.30 21.0 19.4
Cp 1091 0.42 80 202 6.1 45 4.31 20.9 19.5
1 1095 0.43 85 204 6.1 45 4.28 21.0 19.3
2 1097 0.42 84 203 6.1 46 4.29 20.9 19.4
3 1099 0.43 83 202 6.0 47 4.30 20.7 19,4
2 4 4 1096 0.43 86 204 6.2 46 4.29 21.0 19.4
5 1098 0.43 82 203 6.0 45 4.29 20.9 19.4
Cp 1097 0.43 84 203 6.1 46 4.29 20.9 19.4
1 1094 0.41 82 203 6.1 48 4.25 20.9 19.6
2 1096 0.43 82 204 6.2 49 4.24 21.0 19.4
3 1095 0.42 84 202 6.1 49 4.22 20.8 19.5
3 5 4 1096 0.42 83 203 6.1 48 4.23 20.9 19.5
5 1093 0.43 84 201 6.1 50 4.22 20.8 19.4
Cp 1095 0.42 83 203 6.1 49 4.23 20.9 19.5

Номера составов, соответствующих формуле изобретения и примерам 3, 4, 5 табл.1 на фиг.1 описания изобретения.

Таблица 2
Номера соответствуют табл.1 Состав, масс.%
Na2O K2O Nb2O5 Li2O Ta2O5 Sb2O5 NiO
3 8.67 11.25 61.98 0.49 11.44 5.35 0.82
4 8.58 11.11 61.33 0.57 11.35 6.24 0.82
5 8.49 11.00 60.68 0.65 11.20 7.15 0.83

Пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобатов натрия-калия, включающий Na2O, K2O, Nb2O5, отличающийся тем, что дополнительно содержит Li2O, Ta2O5, Sb2O5, NiO, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Na2O 8,49-8,67
K2O 11,00-11,25
Nb2O5 60,68-61,98
Li2O 0,49-0,65
Ta2O5 11,20-11,44
Sb2O5 5,33-7,15
NiO 0,82-0,83



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе ниобата натрия и может быть использовано для создания низкочастотных приемных устройств - гидрофонов, микрофонов, гидроприемников, а также для создания низкочастотных электромеханических преобразователей, возбуждающих металлические резонаторы с высокой скоростью звука.

Изобретение относится к производству пьезоэлектрических керамических материалов и может быть использовано для создания высокочастотных электромеханических преобразователей, применяемых, в частности, в ультразвуковых линиях задержки (эксплуатируемых в частотном диапазоне (20÷30) мГц), высокочувствительных моночастотных резонаторах, работающих на толщинных колебаниях; в устройствах, где весовые характеристики являются решающими.
Изобретение относится к химически устойчивым материалам, в частности, применяемым для облицовки реакционных сосудов, реакторов, мельниц, пресс-форм и т.п., которые используют при производстве анодов для электролитических конденсаторов с твердым электролитом.
Изобретение относится к области пироэлектрических керамических материалов и может быть использовано для создания пироэлектрических детекторов для регистрации теплового и светового потоков излучения.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе метаниобата лития и может быть использовано в устройствах дефектоскопического контроля оборудования атомных реакторов, работающих при высоких температурах.
Изобретение относится к способу получения керамических образцов на основе оксида ванадия V2О3 , легированного оксидом хрома Cr2О3. .

Изобретение относится к керамическим материалам на основе окислов титана и может быть использовано в производстве многослойных высокочастотных термостабильных керамических конденсаторов с электродами на основе сплава, содержащего Ag и Pd, а также в производстве микроволновых фильтров.

Изобретение относится к керамическим материалам на основе цинкзамещенного ниобата висмута и может быть использовано в производстве многослойных высокочастотных термостабильных керамических конденсаторов с электродами на основе сплава, содержащего Ag и Pd, а также в производстве многослойных микроволновых фильтров.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве синтетических материалов для керамических диэлектриков. .

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам. Технический результат изобретения заключается в снижении механической добротности, относительной диэлектрической проницаемости поляризованных образцов, в повышении пьезомодуля, пьезочувствительности, удельной чувствительности, коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний. Пьезоэлектрический керамический материал содержит следующие элементы, мас.%: Na2O 8,77-8,84; K2O 11,36-11,44; Li2O 0,32-0,33; Ta2O5 11,58-11,67; Sb2O5 3,53-3,56; Nb2O5 62,71-63,17; NiO 0,99-1,73. 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам. Технический результат изобретения заключается в повышении коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний, снижении относительной диэлектрической проницаемости. Пьезоэлектрический керамический материал содержит следующие компоненты, мас.%: Na2O 8,61-8,70; К2O 11,15-11,26; Li2O 0,49-0,50; Та2O5 11,37-11,49; Nb2O3 61,59-62,19; Bi2O3 0,37-1,10; Fe2O3 0,13-0,38; Sb2O5 5,31-5,37. 3 пр., 3 табл.
Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам. Технический результат изобретения заключается в снижении относительной диэлектрической проницаемости и механической добротности, в повышении пьезочувствительности, коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний, скорости звука. Пьезоэлектрический керамический материал содержит следующие компоненты, мас.%: Na2O 9,41-9,51; K2O 12,25-12,42; CdO 0,75-1,12; Nb2O5 77,22-77,32. 3 пр., 3 табл.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано при создании высокочастотных акустоэлектрических преобразователей. Пьезоэлектрический керамический материал содержит оксиды натрия, ниобия, стронция, лития, алюминия, висмута и железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: Na2O 16.32-16.40, Nb2O5 79.81-80.20, SrO 0.63, Li2O 1.12-1.13, Al2O3 0.40, Bi2O3 0.92-1.28, Fe2O3 0.32-0.44. Технический результат изобретения - снижение значения относительной диэлектрической проницаемости и повышение значения коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний при сохранении достаточно высоких значений механической добротности. 2 табл.

Изобретение относится к пьезокерамическим материалам и может быть использовано при создании ультразвуковых преобразователей, в частности устройств медицинской диагностики. Пьезокерамический материал на основе системы твердых растворов aNaNbO3+bKNbO3+cCuNb2O6 (а+b+с=100%) содержит оксиды натрия, калия, ниобия и меди при следующем соотношении компонентов, мас.%: Na2O 13,87-14,87; K2O 4,24-5,62; Nb2O5 79,32-79,70; CuO 1,19. Технический результат изобретения: материал характеризуется повышенным значением относительной диэлектрической проницаемости , при сохранении достаточно высоких значений механической добротности (Qm=1050) и пьезоэлектрических характеристик. Это обусловлено образованием в процессе спекания промежуточных Cu-содержащих соединений с низкой температурой плавления, с которыми связано формирование жидких фаз, способствующих образованию более совершенной микрокристаллической (зеренной) структуры. 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения пьезоэлектрических керамических материалов на основе твердых растворов ниобатов калия-натрия (КНН), предназначенных для использования в электромеханических преобразователях, работающих в режиме приема, в частности, в гидроакустических приемных устройствах. Техническим результатом является улучшение спекаемости, повышение плотности пьезокерамических материалов, способность выдерживать жесткие условия поляризации для более полной переориентации сегнетоэлектрических доменов, снижение расхода сырья при производстве готовых изделий за счет исключения образования устойчивых промежуточных фаз, приводящих к нарушению стехиометрии материала, и за счет уменьшения летучести Na2O в процессе спекания. Для этого предварительно методом твердофазной реакции синтезируют соединения KNbO3 и NaNbO3, которые вводят в шихту, затем активируют шихту путем помола в планетарной мельнице с использованием мелющих тел с высокой удельной поверхностью, а спекание заготовок проводят в замкнутом объеме в присутствии засыпки порошка NaNbO3. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к пьезокерамическим материалам и может быть использовано при создании ультразвуковых преобразователей, в частности устройств медицинской диагностики. Пьезокерамический материал на основе системы твердых растворов aNaNbO3+bKNbO3+cCuNb2O6 (а+b+с=100%) содержит оксиды натрия, калия, ниобия и меди при следующем соотношении компонентов, мас.%: Na2O - 8,56÷8,75, K2O 12,75÷13,01, Nb2O5 77,28÷77,35, CuO 1,16 или Na2O 9,22÷9,50, K2O 11,69÷12,09, Nb2O5 77,53÷77,64, CuO 1,16. Технический результат изобретения: материал характеризуется повышенным значением механической добротности (Qm=500), пониженной величиной относительной диэлектрической проницаемости (εT 33/ε=345) при сохранении высоких пьезоэлектрических характеристик. Это обусловлено образованием в процессе спекания промежуточных Сu-содержащих соединений с низкой температурой плавления, с которыми связано формирование жидких фаз, уплотняющих структуру, и, как следствие, снижающих сопротивление образца на частоте пьезоэлектрического резонанса. 2 табл.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе ниобатов натрия, калия, лития и может быть использовано в ультразвуковых преобразователях, работающих в широком диапазоне температур в режиме приема, в частности в датчиках детонации двигателей внутреннего сгорания. Технический результат - повышение температурной стабильности относительной диэлектрической проницаемости ε33 T/ε0 и коэффициента электромеханической связи Kp материала в диапазоне температур от 293 К до 393 К, и повышение Кр до значений, превышающих 0.40, при сохранении высоких значений ε33 T/ε0 и d31. Пьезоэлектрический керамический материал содержит оксиды натрия, калия, лития, тантала, сурьмы и никеля при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: Na2O 8.25-8.42, K2O 10.68-10.89, Li2O 0.47-0.48, Ta2O5 10.89-11.11, Sb2O5 5.09-5.19, Nb2O5 58.96-60.16, NiO 3.75-5.66. 2 табл., 3 ил.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе титаната свинца. Технический результат изобретения заключается в повышении значений относительной диэлектрической проницаемости ε 33 T / ε 0 = 13500 − 16460 при сохранении высоких значений пьезомодуля |d31|=131-156 пКл/Н и коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний Kp=0.19-0.24. Пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната свинца содержит, мас.%: PbO 65.61-65.92, Nb2O5 19.28-20.56, TiO2 6.19-7.46, ВаО 2.37-2.38, MgO 0.61-0.68, NiO 3.46-3.64, ZnO 0.89-0.95. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам. Технический результат изобретения заключается в повышении температурной стабильности относительной диэлектрической проницаемости ε33 T/ε0 и коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний. Пьезоэлектрический керамический материал содержит следующие компоненты, мас.%: Na2O 8.54-8.67, K2O 11.06-11.22, Li2O 0.32, Ta2O5 11.28-11.44, Sb2O5 3.44-3.49, Nb2O5 61.05-61.95, NiO 1.94-2.87, B2O3 0.97-1.11. 2 табл., 3 ил.
Наверх