本發(fā)明涉及一種多層壓電致動(dòng)器，具體涉及一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器及其制備方法。

背景技術(shù)：

壓電陶瓷致動(dòng)器利用壓電材料逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械應(yīng)變或應(yīng)力，克服了機(jī)械式、液壓式、氣動(dòng)式、電磁式等傳統(tǒng)執(zhí)行器慣性大、響應(yīng)慢、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差等不足，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、位移精度高、響應(yīng)快、驅(qū)動(dòng)力大、無電磁干擾、無噪聲、結(jié)構(gòu)剛度大等優(yōu)點(diǎn)?？蓱?yīng)用于微型機(jī)械制造、超精密加工、精密光學(xué)儀器、生物工程、集成電路制造、醫(yī)療科學(xué)、光纖對(duì)接、光學(xué)微處理系統(tǒng)以及航空航天等領(lǐng)域，市場(chǎng)極為巨大。但是當(dāng)前多層使用鉛基壓電材料，其中PbO(或Pb₃O₄)約占總質(zhì)量的70％左右，如此高的Pb含量在制備、使用及廢棄后處理過程中會(huì)給環(huán)境和人類健康帶來很大的損害。為了替代傳統(tǒng)鉛基多層無鉛壓電致動(dòng)器，日本學(xué)者在論文“Electric-field-induced strain for(Bi_1/2Na_1/2)TiO₃-based lead-free multilayer actuator,”(J Ceram Soc Jpn2010年第118卷第8期)中報(bào)道了一種采用鈦酸鉍鈉無鉛壓電材料制備多層無鉛壓電致動(dòng)器的方法，在7kV/mm的驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)下其電致應(yīng)變量可以達(dá)到0.17％，輸出應(yīng)變小，驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)大。奧地利學(xué)者在“BNT-based multilayer device with large and temperature independent strain made by a water-based preparation process”(J Eur Ceram Soc 2011年第31卷第9期)中報(bào)道了采用摻雜Nb的鈦酸鉍鈉無鉛壓電陶瓷制備多層無鉛壓電致動(dòng)器的方法，在7kV/mm的驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)下其電致應(yīng)變量可以達(dá)到0.20％。

目前工業(yè)應(yīng)用的多層無鉛壓電致動(dòng)器都是采用Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)等傳統(tǒng)鉛基材料，為了防止環(huán)境污染，歐洲、日本、韓國(guó)及中國(guó)等絕大多數(shù)國(guó)家相繼出臺(tái)法律，禁止或限制Pb在電子產(chǎn)品中的使用。但是受制于無鉛壓電陶瓷材料性能稍差的緣故，歐盟頒布的禁止使用有毒元素的WEE與RoHs/ELV法案對(duì)壓電材料作為特例對(duì)待，但是一旦無鉛壓電材料有所突破，或者WEE與RoHs/ELV法案嚴(yán)格執(zhí)行起來，目前應(yīng)用的所有含鉛壓電器件將不能使用?，F(xiàn)在正在研發(fā)的多層無鉛壓電致動(dòng)器存在電致應(yīng)變小、驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)高等缺點(diǎn)。BNT-BT-KNN弛豫型無鉛壓電陶瓷具有比軟性PZT還要大的電致應(yīng)變，在壓電致動(dòng)器方面有極大的潛在應(yīng)用價(jià)值，但是所需驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)過大，難以實(shí)際應(yīng)用。BNT-BT以及KNN基無鉛壓電陶瓷，驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)小，但是壓電系數(shù)小，采用通常方法制備出的多層無鉛壓電致動(dòng)器應(yīng)變小，離實(shí)際應(yīng)用還有較大差距。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種具有大應(yīng)變的多層無鉛壓電致動(dòng)器及其制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中多層無鉛壓電致動(dòng)器應(yīng)變較小的不足。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器及其制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.將(I)至(V)任一種化學(xué)式中包含的各金屬的氧化物或鹽按其式中的化學(xué)計(jì)量比配料混合，球磨，烘干，預(yù)壓，預(yù)燒，再球磨，烘干，過篩，得到無鉛壓電陶瓷粉料，(I)至(V)代表的化學(xué)式如下：

(1-x₁-y₁)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x₁BaTiO₃-y₁AgNbO₃ (Ⅰ)

(1-x₁-y₁)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x₁BaTiO₃-y₁Na_0.5K_0.5NbO₃ (Ⅱ)

(1-x₂-y₂)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x₂Bi_0.5K_0.5TiO₃-y₂SrTiO₃ (Ⅲ)

(1-x₂-y₂)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x₂Bi_0.5K_0.5TiO₃-y₂BiAlO₃ (Ⅳ)

(1-x₂-y₂)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x₂Bi_0.5K_0.5TiO₃-y₂(Ba_0.8Ca_0.2)ZrO₃ (V)

其中，0.05≤x₁≤0.07，0.01≤y₁≤0.03；0.16≤x₂≤0.22，0.01≤y₂≤0.03；

S2.將由有機(jī)溶劑、增塑劑、粘合劑及分散劑組成的有機(jī)混合物與S1中的無鉛壓陶瓷粉料等質(zhì)量混合，充分球磨得陶瓷漿料，其中有機(jī)溶劑、增塑劑、粘合劑及分散劑的質(zhì)量比為(22～28)：(2～6)：(2～6)：(3～5)；

S3.在S2中的陶瓷漿料中加入片狀模板粉體，其中所述片狀模板粉體與所述陶瓷漿料中的無鉛壓電陶瓷粉料的質(zhì)量比為(5～15)：(85～95)，充分球磨，制得流延漿料；

S4.使用流延機(jī)將S3中的流延漿料流延成陶瓷生坯膜帶，刮刀高度設(shè)置為100～400μm，自然干燥后，橫向切割成陶瓷生坯膜帶片段；切割成陶瓷生坯膜帶片段是為了方便的在其上絲網(wǎng)印刷出內(nèi)電極。

S5.在S4中的陶瓷生坯膜帶片段的上表面絲網(wǎng)印刷若干呈陣列分布的Pt或Ag/Pd內(nèi)電極，隨后在疊片機(jī)上疊層；

S6.將S5中疊層后的陶瓷生坯膜帶片段裝入塑料袋中并抽真空后封口，隨后置于溫等靜壓機(jī)中進(jìn)行等靜壓處理；

S7.將S6中等靜壓處理后的陶瓷生坯膜帶片段再次沿橫向切割成更小片段，每個(gè)片段均為單個(gè)多層無鉛壓電致動(dòng)器大小(根據(jù)需要的大小進(jìn)行切割)，以0.1～0.5℃/min加熱至450～550℃排膠，保溫2～4小時(shí)，然后以3～8℃/min速率升溫至1100～1150℃燒結(jié)，保溫2～4小時(shí)后，即得到燒結(jié)的多層無鉛壓電致動(dòng)器；

S8.將S7中的多層無鉛壓電致動(dòng)器側(cè)面被Ag外電極，隨后進(jìn)行測(cè)試、篩選和封裝，即得大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器。被Ag外電極是指在壓電陶瓷表面刷上一層銀漿料，干燥和熱處理后得到一層導(dǎo)電性能好的銀電極。

在上述制備方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以對(duì)其做如下進(jìn)一步的具體化或優(yōu)化。

進(jìn)一步，S1中的預(yù)燒溫度為800～950℃。

進(jìn)一步，S2中所述有機(jī)溶劑由乙醇與丁酮的混合而成，所述增塑劑由鄰苯二甲酸二丁酯與聚乙二醇混合而成，所述粘合劑為PVB,所述分散劑為三乙醇胺。

優(yōu)選的，所述乙醇與丁酮的質(zhì)量比為2：3，所述鄰苯二甲酸二丁酯與聚乙二醇的質(zhì)量比為1：1。

進(jìn)一步，S3中的片狀模板粉體為Bi_0.5Na_0.5TiO₃、SrTiO₃和BaTiO₃片狀模板粉體中的任一種。

進(jìn)一步，S6中等靜壓處理時(shí)的溫度為60～80℃、壓力為100～300MPa。

本發(fā)明還要求保護(hù)一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器，其通過上述制備方法制得。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)在無鉛壓電陶瓷流延漿料中加入模板粉體，制備出陶瓷層為具有<001>擇優(yōu)取向的多層無鉛壓電致動(dòng)器，提高了無鉛壓電陶瓷層的壓電性能，增大了多層無鉛壓電致動(dòng)器的電致應(yīng)變50％-100％，降低了器件驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)10-50％，使大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器的產(chǎn)業(yè)化成為可能，制備過程中只需要在流延漿料中加入一定量的模板粉體，此工藝與傳統(tǒng)鉛基多層無鉛壓電致動(dòng)器的制造工藝完全兼容，市場(chǎng)前景巨大。

(2)本發(fā)明提供的制備方法在多層無鉛壓電陶瓷燒結(jié)之前已在其內(nèi)部層間設(shè)置了電極，燒結(jié)之后再設(shè)置位于外部的側(cè)面電極就形成了多層無鉛壓電致動(dòng)器，陶瓷燒結(jié)與內(nèi)電極設(shè)置一步完成，節(jié)省了工序且有利于提高材料性能。

附圖說明

圖1為在陶瓷生胚膜帶片段上表面絲網(wǎng)印刷的內(nèi)電極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為Bi_0.5Na_0.5TiO₃片狀模板粉體的SEM照片；

圖3為實(shí)施例1制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器的雙極應(yīng)變曲線；

圖4為實(shí)施例1制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器陶瓷層界面SEM照片；

圖5為實(shí)施例1制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器截面SEM照片；

圖6為實(shí)施例1制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器陶瓷層介電溫譜；

圖7為實(shí)施例5和對(duì)比例制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器的單極應(yīng)變曲線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器及其制備方法進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

以下實(shí)施例及對(duì)比例中所用方法未作特別說明的均為常規(guī)方法，所用原料未作特別說明的均為市售產(chǎn)品。實(shí)施例1至5及對(duì)比例中，陶瓷生坯膜帶片段上表面絲網(wǎng)印刷內(nèi)電極的形狀如圖1所示，若干內(nèi)電極在陶瓷生坯膜帶片段上呈陣列分布，單個(gè)內(nèi)電極的形狀為帶有突出部分的矩形狀，用陶瓷生坯膜帶片段疊層時(shí)，相鄰兩層按照電極突出部分反向疊層；溫等靜壓處理后，疊層過的陶瓷生坯膜帶片段根據(jù)需要的單個(gè)器件大小再次切割，切割時(shí)電極突出部分沿電極邊緣切割，其他三邊離電極邊緣1-2mm處切割。上述內(nèi)電極的形狀也可以根據(jù)需要由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員設(shè)計(jì)成其他任意合適的形狀。

實(shí)施例1

按照通式(I)：(1-x₁-y₁)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x₁BaTiO₃-y₁AgNbO₃表示的鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇-鈮酸銀三元無鉛壓電陶瓷含量進(jìn)行配料，以傳統(tǒng)固相法制備出陶瓷粉料，當(dāng)x₁＝0.05,y₁＝0.03時(shí)陶瓷粉料成分為0.91Bi_0.5Na_0.5TiO₃-0.06Bi_0.5K_0.5TiO₃-0.03AgNbO₃，選用乙醇和丁酮按照2：3的質(zhì)量比混合作為有機(jī)溶劑，選用鄰苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇按照1：1的質(zhì)量比混合作為增塑劑，選用PVB作為粘合劑，三乙醇胺作為分散劑，將溶劑、增塑劑、粘合劑以及分散劑按照質(zhì)量比為24：4：4：5配成有機(jī)混合物，將上述無鉛壓電陶瓷粉料與有機(jī)混合物按質(zhì)量比1：1混合，球磨24小時(shí)成陶瓷漿料。再將與無鉛壓電陶瓷粉體質(zhì)量比為5：95的Bi_0.5Na_0.5TiO₃片狀模板粉體加入所述陶瓷漿料中，該Bi_0.5Na_0.5TiO₃片狀模板粉體的SEM照片如圖2所示，再球磨1小時(shí)后，制得流延漿料備用。將前述流延漿料通過流延機(jī)，流延成陶瓷生坯膜帶，刮刀高度調(diào)整為200微米，自然干燥后，橫向切割成陶瓷生坯膜帶片段待用，在干燥的生坯膜帶片帶上表面絲網(wǎng)印刷Pt或Ag/Pd內(nèi)電極后，在疊片機(jī)上疊層，疊層后的膜帶裝入塑料袋并抽真空后封口，放入溫等靜壓機(jī)中在70℃溫度以及100MPa壓力下進(jìn)行等靜壓，溫等靜壓后的生坯再次橫向切割后，以0.2℃/min加熱至500℃排膠，保溫3小時(shí)，然后以5℃/min速率升溫至1150℃燒結(jié)，保溫4小時(shí)后，即得到燒結(jié)的多層無鉛壓電致動(dòng)器，側(cè)面被Ag外電極，即得大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器。

實(shí)施例2

按照通式(II)：(1-x₁-y₁)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x₁BaTiO₃-y₁Na_0.5K_0.5NbO₃表示的鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇-鈮酸銀三元無鉛壓電陶瓷含量進(jìn)行配料，以傳統(tǒng)固相法制備出陶瓷粉料，當(dāng)x₁＝0.07,y₁＝0.01時(shí)陶瓷粉料成分為0.91Bi_0.5Na_0.5TiO₃-0.07BaTiO₃-0.02Na_0.5K_0.5NbO₃，選用乙醇和丁酮按照2：3的質(zhì)量比混合作為溶劑，選用鄰苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇按照1：1的質(zhì)量比混合作為增塑劑，選用PVB作為粘合劑，三乙醇胺作為分散劑，將溶劑、增塑劑、粘合劑以及分散劑按照質(zhì)量比為22：6：6：5配成有機(jī)混合物，將上述無鉛壓電陶瓷粉料與有機(jī)混合物按質(zhì)量比1：1混合，球磨24小時(shí)成陶瓷漿料。再將與無鉛壓電陶瓷粉體質(zhì)量比為7：85的Bi_0.5Na_0.5TiO₃片狀模板粉體加入其中，再球磨1小時(shí)后，制得流延漿料備用。將前述流延漿料通過流延機(jī)，流延成陶瓷生坯膜帶，刮刀高度調(diào)整為200微米，自然干燥后，橫向切割成陶瓷生坯膜帶片段待用，在干燥的生坯膜帶片帶的上表面絲網(wǎng)印刷Pt或Ag/Pd內(nèi)電極后，在疊片機(jī)上疊層，疊層后的膜帶裝入塑料袋并抽真空后封口，放入溫等靜壓機(jī)中在70℃溫度以及100MPa壓力下進(jìn)行等靜壓，將溫等靜壓后的生坯膜帶片段再次橫向切割成小片后，以0.2℃/min加熱至500℃排膠，保溫3小時(shí)，然后以5℃/min速率升溫至1140℃燒結(jié)，保溫4小時(shí)后，即得到燒結(jié)的多層無鉛壓電致動(dòng)器，側(cè)面被Ag外電極，即得大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器。

實(shí)施例3

按照通式(III)：(1-x₂-y₂)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x₂Bi_0.5K_0.5TiO₃-y₂SrTiO₃表示的鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇-鈮酸銀三元無鉛壓電陶瓷含量進(jìn)行配料，以傳統(tǒng)固相法制備出陶瓷粉料，當(dāng)x₂＝0.16,y₂＝0.01時(shí)陶瓷粉料成分為0.79Bi_0.5Na_0.5TiO₃-0.18Bi_0.5K_0.5TiO₃-0.03SrTiO₃，選用乙醇和丁酮按照2：3的質(zhì)量比混合作為溶劑，選用鄰苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇按照1：1的質(zhì)量比混合作為增塑劑，選用PVB作為粘合劑，三乙醇胺作為分散劑，將溶劑、增塑劑、粘合劑以及分散劑按照質(zhì)量比為28：2：2：3配成有機(jī)混合物，將上述無鉛壓電陶瓷粉料與有機(jī)混合物按質(zhì)量比1：1混合，球磨24小時(shí)成陶瓷漿料。再將與無鉛壓電陶瓷粉體質(zhì)量比為10：95的SrTiO₃片狀模板粉體加入其中，再球磨1小時(shí)后，制得流延漿料備用。將前述流延漿料通過流延機(jī)，流延成陶瓷生坯膜帶，刮刀高度調(diào)整為400微米，自然干燥后，切割成陶瓷生坯膜帶片段待用，在干燥的生坯膜帶片段的上表面絲網(wǎng)印刷Pt或Ag/Pd內(nèi)電極后，在疊片機(jī)上疊層，疊層后的膜帶裝入塑料袋并抽真空后封口，放入溫等靜壓機(jī)中在70℃溫度以及100MPa壓力下進(jìn)行等靜壓，溫等靜壓后的生坯膜帶片帶再次橫向切割成小片后，以0.2℃/min加熱至500℃排膠，保溫3小時(shí)，然后以5℃/min速率升溫至1120℃燒結(jié)，保溫4小時(shí)后，即得到燒結(jié)的多層無鉛壓電致動(dòng)器，側(cè)面被Ag外電極，即得大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器。

實(shí)施例4

按照通式(IV)：(1-x₂-y₂)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x₂Bi_0.5K_0.5TiO₃-y₂BiAlO₃表示的鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇-鈮酸銀三元無鉛壓電陶瓷含量進(jìn)行配料，以傳統(tǒng)固相法制備出陶瓷粉料，當(dāng)x₂＝0.20,y₂＝0.02時(shí)陶瓷粉料成分為0.77Bi_0.5Na_0.5TiO₃-0.20Bi_0.5K_0.5TiO₃-0.03BiAlO₃，選用乙醇和丁酮按照2：3的質(zhì)量比混合作為溶劑，選用鄰苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇按照1：1的質(zhì)量比混合作為增塑劑，選用PVB作為粘合劑，三乙醇胺作為分散劑，將溶劑、增塑劑、粘合劑以及分散劑按照質(zhì)量比為24：4：4：4配成有機(jī)混合物，將上述無鉛壓電陶瓷粉料與有機(jī)混合物按質(zhì)量比1：1混合，球磨24小時(shí)成陶瓷漿料。再將與無鉛壓電陶瓷粉體質(zhì)量比為6：85的BaTiO₃片狀模板粉體加入其中，再球磨1小時(shí)后，制得流延漿料備用。將前述流延漿料通過流延機(jī)，流延成陶瓷生坯膜帶，刮刀高度調(diào)整為100微米，自然干燥后，切割成陶瓷生坯膜帶片段待用，在干燥的生坯膜帶片段的上表面絲網(wǎng)印刷Pt或Ag/Pd內(nèi)電極后，在疊片機(jī)上疊層，疊層后的膜帶裝入塑料袋并抽真空后封口，放入溫等靜壓機(jī)中在70℃溫度以及100MPa壓力下進(jìn)行等靜壓，將溫等靜壓后的生坯膜帶片段再次橫向切割成小片后，以0.2℃/min加熱至500℃排膠，保溫3小時(shí)，然后以5℃/min速率升溫至1130℃燒結(jié)，保溫4小時(shí)后，即得到燒結(jié)的多層無鉛壓電致動(dòng)器，側(cè)面被Ag外電極，即得大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器。

實(shí)施例5

按照通式(V)：(1-x₂-y₂)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x2Bi_0.5K_0.5TiO₃-y2(Ba_0.8Ca_0.2)ZrO₃表示的鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇-鈮酸銀三元無鉛壓電陶瓷含量進(jìn)行配料，以傳統(tǒng)固相法制備出陶瓷粉料，當(dāng)x₂＝0.22,y₂＝0.03時(shí)陶瓷粉料成分為0.75Bi_0.5Na_0.5TiO₃-0.22Bi_0.5K_0.5TiO₃-0.03(Ba_0.8Ca_0.2)ZrO₃，選用乙醇和丁酮按照2：3的質(zhì)量比混合作為溶劑，選用鄰苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇按照1：1的質(zhì)量比混合作為增塑劑，選用PVB作為粘合劑，三乙醇胺作為分散劑，將溶劑、增塑劑、粘合劑以及分散劑按照質(zhì)量比為24：4：4：5配成有機(jī)混合物，將上述無鉛壓電陶瓷粉料與有機(jī)混合物按質(zhì)量比1：1混合，球磨24小時(shí)成陶瓷漿料。再將與無鉛壓電陶瓷粉體質(zhì)量比為15：95的Bi_0.5Na_0.5TiO₃片狀模板粉體加入其中，再球磨1小時(shí)后，制得流延漿料備用。將前述流延漿料通過流延機(jī)，流延成陶瓷生坯膜帶，刮刀高度調(diào)整為250微米，自然干燥后，切割成陶瓷生坯膜帶片段待用，在干燥的生坯膜帶片段的上表面絲網(wǎng)印刷Pt或Ag/Pd內(nèi)電極后，在疊片機(jī)上疊層，疊層后的膜帶裝入塑料袋并抽真空后封口，放入溫等靜壓機(jī)中在70℃溫度以及100MPa壓力下進(jìn)行等靜壓，將溫等靜壓后的生坯膜帶片段再次橫向切割成小片后，以0.2℃/min加熱至500℃排膠，保溫3小時(shí)，然后以5℃/min速率升溫至1150℃燒結(jié)，保溫4小時(shí)后，即得到燒結(jié)的多層無鉛壓電致動(dòng)器，側(cè)面被Ag外電極，即得大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器。

對(duì)比例

按照通式(V)：(1-x₂-y₂)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-x2Bi_0.5K_0.5TiO₃-y2(Ba_0.8Ca_0.2)ZrO₃表示的鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇-鈮酸銀三元無鉛壓電陶瓷含量進(jìn)行配料，以傳統(tǒng)固相法制備出陶瓷粉料，當(dāng)x₂＝0.22,y₂＝0.03時(shí)陶瓷粉料成分為0.75Bi_0.5Na_0.5TiO₃-0.22Bi_0.5K_0.5TiO₃-0.03(Ba_0.8Ca_0.2)ZrO₃，選用乙醇和丁酮按照2：3的質(zhì)量比混合作為溶劑，選用鄰苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇按照1：1的質(zhì)量比混合作為增塑劑，選用PVB作為粘合劑，三乙醇胺作為分散劑，將溶劑、增塑劑、粘合劑以及分散劑按照質(zhì)量比為26：5：5：4配成有機(jī)混合物，將上述無鉛壓電陶瓷粉料與有機(jī)混合物按質(zhì)量比1：1混合，球磨24小時(shí)成陶瓷漿料。將前述陶瓷漿料通過流延機(jī)，流延成陶瓷生坯膜帶，刮刀高度調(diào)整為250微米，自然干燥后，橫向切割成陶瓷生坯膜帶片段待用，在干燥的生坯膜帶片段的上表面絲網(wǎng)印刷Pt或Ag/Pd內(nèi)電極后，在疊片機(jī)上疊層，疊層后的膜帶裝入塑料袋并抽真空后封口，放入溫等靜壓機(jī)中在70℃溫度以及100MPa壓力下進(jìn)行等靜壓，將溫等靜壓后的生坯膜帶片段再次橫向切割成小片后，以0.2℃/min加熱至500℃排膠，保溫3小時(shí)，然后以5℃/min速率升溫至1150℃燒結(jié)，保溫4小時(shí)后，即得到燒結(jié)的多層無鉛壓電致動(dòng)器，側(cè)面被Ag外電極，即得大應(yīng)變多層無鉛壓電致動(dòng)器。

性能測(cè)試

對(duì)實(shí)施例1至5和對(duì)比例制備出的多層無鉛壓電致動(dòng)器進(jìn)行性能測(cè)試，分別得到了相應(yīng)多層無鉛壓電致動(dòng)器的雙極應(yīng)變曲線，可得出實(shí)施例1至5和對(duì)比例制備出的多層壓電致器在5kV/mm電場(chǎng)作用下應(yīng)變值依次為0.4％、0.34％、0.36％、0.33％、0.38％及0.18％，由此可見：本發(fā)明制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器的應(yīng)變值較高，均在0.3％以上，最高可達(dá)至0.4％；添加Bi_0.5Na_0.5TiO₃、SrTiO₃或BaTiO₃片狀模板粉體，最終制得的無鉛壓電致動(dòng)器的應(yīng)變值有明顯提升。為避免贅述，附圖中僅提供實(shí)施例1制備出的多層無鉛壓電致動(dòng)器的雙極應(yīng)變曲線，如圖3所示；為了便于對(duì)比，附圖中還提供了實(shí)施例5及對(duì)比例的單極應(yīng)變曲線，如圖7所示，圖7中Textured表示加入了上述模板粉體后制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器(具體指實(shí)施例5的壓電致動(dòng)器)，random代表未加入模板粉體制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器(具體指對(duì)比例的壓電致動(dòng)器)。圖4至圖6分別以實(shí)施例1制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器為測(cè)試對(duì)像，分別依次得到了織構(gòu)化多層無鉛壓電致動(dòng)器陶瓷層界面SEM晶粒形貌照片、多層無鉛壓電致動(dòng)器截面SEM照片及織構(gòu)化多層無鉛壓電致動(dòng)器陶瓷層介電溫譜。從圖4可知加入模板粉體后制得的無鉛壓電致動(dòng)器的陶瓷層具有<001>擇優(yōu)取向，即織構(gòu)化較好，其有利于增大制得的多層無鉛壓電致動(dòng)器的電致應(yīng)變值，同時(shí)降低器件的驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)。從圖6可知，本發(fā)明制備的多層無鉛壓電致動(dòng)器陶瓷層的居里溫度約為200-300℃，表明其為一種無鉛壓電陶瓷，因?yàn)楹U的壓電陶瓷的居里溫度通常為600℃，而無鉛的通常在200-300℃。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。