1.一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動器及其制備方法,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)Bi0.5Na0.5TiO3-x1BaTiO3-y1AgNbO3 (Ⅰ)
(1-x1-y1)Bi0.5Na0.5TiO3-x1BaTiO3-y1Na0.5K0.5NbO3 (Ⅱ)
(1-x2-y2)Bi0.5Na0.5TiO3-x2Bi0.5K0.5TiO3-y2SrTiO3 (Ⅲ)
(1-x2-y2)Bi0.5Na0.5TiO3-x2Bi0.5K0.5TiO3-y2BiAlO3 (Ⅳ)
(1-x2-y2)Bi0.5Na0.5TiO3-x2Bi0.5K0.5TiO3-y2(Ba0.8Ca0.2)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;
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單個(gè)多層無鉛壓電致動器大小,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器;
S8.將S7中的多層無鉛壓電致動器側(cè)面被Ag外電極,隨后進(jìn)行測試、篩選和封裝,即得大應(yīng)變多層無鉛壓電致動器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動器及其制備方法,其特征在于,S1中的預(yù)燒溫度為800~950℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動器及其制備方法,其特征在于,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。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動器及其制備方法,其特征在于,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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動器及其制備方法,其特征在于,S3中的片狀模板粉體為Bi0.5Na0.5TiO3、SrTiO3和BaTiO3片狀模板粉體中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動器及其制備方法,其特征在于,S6中等靜壓處理時(shí)的溫度為60~80℃、壓力為100~300MPa。
7.一種大應(yīng)變多層無鉛壓電致動器,其特征在于,通過如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的制備方法制得。