弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器及其製備方法
2023-07-16 10:12:21 1
專利名稱：弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種壓電驅動器，尤其涉及一種壓電彎曲驅動器，同時涉及該壓
電彎曲驅動器的製備方法。
二背景技術：
壓電陶瓷材料是重要的功能材料，廣泛應用於換能器，壓電變壓器，濾波器 和超聲馬達等領域。壓電陶瓷作為重要的功能材料在電子材料領域佔據相當大的 比重。近幾年來，壓電陶瓷在全球每年銷售量按15%左右的速度增長。據資料統 計，2000年全球壓電陶瓷產品銷售額約達30億美元以上。
壓電陶瓷彎曲驅動器是利用逆壓電效應製作的新型的固態執行器件，在精密 光學、微型機械、微電子技術、計算機應用等高技術領域獲得廣泛應用。這些應 用要求壓電陶瓷器件向體積小、驅動電壓低、位移量大、能集成化的方向發展， 而以往用粘結劑將壓電陶瓷單片粘結而成的多層壓電陶瓷微驅動器，由於受單片 陶瓷膜片厚度的限制(製作200um以下厚度的陶瓷單片己有相當的難度)，無法 使器件小型化、集成化，且器件中的粘結劑使器件在電場作用下產生大的蠕變， 不利於位移的精密控制，特別是器件在長時間高電場作用下，或反覆使用後粘結 劑易於陶瓷片剝落，造成器件性能惡化，甚至出現器件斷裂現象，縮短了器件的 使用壽命，給應用帶來很大的不變。
功能梯度材料(Functionally Gradient Materials,簡稱FGM)是根據使用要求， 選擇多種不同性能的材料，應用先進的複合技術，使材料中間部分的組成和結構 呈連續的梯度變化，而在內部不存在明顯的界面，從而使材料的性質和功能沿空 間也呈梯度變化的一種新型複合材料。FGM的研究，最初是為了滿足航空航天 領域惡劣的工作環境對結構材料的苛刻要求，然而隨著研究的不斷深入，其應用 已擴大到能源、電子、光學、化學、生物醫學、信息工程等諸多領域。
將功能梯度材料應用於驅動器方面，從而製備出一種新型的功能梯度壓電驅 動器，該驅動器產生彎曲變形的原理是在電場的作用下，壓電材料在驅動器的相 對邊沿驅動器的厚度方向會產生不同的平面應變，當平面應變的分布在厚度方向 呈線性變化時，就會在沒有內部應力的情況下產生自然的變形。但是在實際的制 備過程中，材料屬性的連續變化是難以實現的，取而代之的是多層材料的漸變結 構。在本研究中，從弛豫型壓電陶瓷體系中選擇4種材料組分作為新型功能梯度 壓電驅動器的4個層，測試了這4種材料的屬性參數，利用這些參數對功能梯度 壓電驅動器進行建模和理論分析，並對該驅動器各層間的厚度配比進行優化，根 據優化設計的結果製備驅動器，並對其進行性能測試。
4流延成型(Tape-casting，亦稱Doctor-Wading或Knife-coating)是薄片陶瓷材 料的一種重要成型工藝。自Hmvatt首次報導用流延成型製造Ti02電容器以來， 這一工藝作為一種成型大面積、小厚度(從幾十微米到一毫米左右)陶瓷薄片的 方法受到了廣泛的重視。國外通過對流延設備的不斷改進和對流延成型中各種問 題的深入研究，使這一方法目前已廣泛應用於陶瓷工業的生產中。如製造各種 Al203陶瓷基片、各種類型的獨石電容器、壓電變壓器和一些磁性元件等。並且 利用流延成型工藝已經成功地製造出幾百微米厚的高溫超導陶瓷的帶材，為超導 材料的研究和未來的工業生產創造了良好的條件。
流延成型工藝包括漿料製備、球磨、成型、乾燥、剝離基帶等過程。該工藝 的特點是設備簡單，工藝穩定，可連續操作，生產效率高，可實現高度自動化。
流延成型的主要優點是適於成型大型薄板陶瓷或金屬部件。這類部件幾乎不 可能或很難通過壓制或擠製成型，而通過流延成型製造各種尺寸和形狀的坯體則 是十分容易的，而且可以保證坯體質量。
專利號為03129141.4、名稱為"採用流延成型法製備功能梯度材料的方 法"公開了一種運用流延成型法製備功能梯度材料的方法，在流延成型的過程中， 通過改變磁場強度，製備出成分連續變化、面積大、薄平的功能梯度材料。
發明內容
1、 技術問題本發明要解決的技術問題是提供一種弛豫型壓電陶瓷功能梯 度彎曲驅動器，同時提供一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的流延成型方 法。
2、 技術方案為發解決上述的技術問題，本發明的弛豫型壓電陶瓷功能梯 度彎曲驅動器由至少五層壓電陶瓷薄片組成，優選由5-20層壓電陶瓷薄片組成， 每層壓電薄片的厚度為40 400urn，驅動器的寬度為2-50mm,長度為5-200mm， 厚度為0.2-2mm。其中每層壓電陶瓷薄片的組成元素相同，但是各元素配比可以 不相同，詳見本發明提供了的以下幾種技術方案
方案一本技術方案中壓電陶瓷材料分子式為Pb(Zm/3Nb2/3)x(ZryTiLy;h-x03,
其中x=0.1-0.5， y=0.35-0.65，由至少五層以這種壓電陶陶瓷材料為原料的壓電 陶瓷薄片組成，並且每層壓電陶瓷薄片的組分配比不同。例如，第一層壓電陶瓷 薄片分子式為Pb(Zn1/3Nb2/3)o.5(Zr.47Tic).53).503，第二層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Zn1/3Nb2/3)0.4(Zr0.47Tia53)0.6O3 , 第三層壓電陶瓷薄片分子式為
Pb(Zm/3Nb2/3)o.3(Zro.47Tio.53)0.703 ，第四層壓電陶瓷薄片分子式為
Pb(Zn1/3Nb2/3)o.6(Zro.47Tio.53)o.403 ， 第五層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Zn1/3Nb2/3)o.2(Zro.47Tio.53)o.803。
方案二本技術方案中壓電陶瓷材料分子式為Pb(Mgt/3Nb2/3)x(ZryTi!-y)^03,其中x-0.1-0.5， y=0.35-0.65，由至少五層以這種壓電陶陶瓷材料為原料的壓電 陶瓷薄片組成，並且每層壓電陶瓷薄片的組分配比不同。例如，第一層壓電陶瓷 薄片分子式為Pb(Mg1/3Nb2/3)(n(Zr. 5Tio. 5)o.903，第二層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Mg1/3Nb2/3)o.15(Zro.5TiQ.5)Q.8503 ，第三層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Mg1/3Nb2/3)o.25(ZrQ.5Tia5)a7503 ，第四層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Mg1/3Nb2/3)o.3(Zro.5Tia5)o.703 ， 第五層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Mg1/3Nb2/3)o.2(Zr0.5Ti0.5)0.803。
方案三本技術方案中壓電陶瓷材料分子式為Pb(Mgi/3Nb2/3)kTix03,其中
x=0.1-0.5，由至少五層以這種壓電陶陶瓷材料為原料的壓電陶瓷薄片組成，並且
每層壓電陶瓷薄片的組分配比不同。例如，第一層壓電陶瓷薄片分子式為
Pb(Mg1/3Nb2/3)o.655TiQ.345 03 ， 第二層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Mg1/3Nb2/3)o.67Tio.3303 ， 第三層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Mg1/3Nb2/3)G.68Tio.3203，第四層壓電陶瓷薄片分子式為Pb(Mg1/3Nb2/3)o.7Tio.303， 第五層壓電陶瓷薄片分子式為Pb(Mg1/3Nb2/3)o.8Tia203，第六層壓電陶瓷薄片分子 式為Pb(Mg1/3Nb2/3)0.93Ti0.07C)3。
需要說明的是，本技術方案中的壓電陶瓷採用的是弛豫型鈣鈦礦結構的壓電 陶瓷，其通式可表達為為AB03，其中A位主要為Pb， B位主要為Zn、 Mg、 Ni、 Nb、 Zr、 Ti等一種以上的元素組成，基本可以涵蓋本領域常用的壓電陶瓷 材料。
本發明同時提供了一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的製備方法，其 技術方案如下
步驟一根據需要製備的壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的分子式稱取壓電陶 瓷粉體，並在陶瓷粉體加入混合溶劑和分散劑，進行球磨1-18小時；所述的混
合溶劑可選取用丁酮和酒精的混合物，分散劑為玉米油；
步驟二在步驟一所得的原料中加入粘結劑和增塑劑，進行二次球磨1-10 小時，得到流延漿料；所述的粘結劑為聚乙烯醇縮丁醛(PVB)，增塑劑為鄰苯 二甲酸二丁酯(DBP);
步驟三將步驟二得到的流延漿料置於容器例如燒杯中並脫泡2-24小時， 一般置於小型真空脫泡機中進行脫泡；
步驟四將流延成型機調至水平狀態，保持第一道刀口比第二道刀口高5-20 微米，同時保持設備乾淨，刀口、塑料膠帶清洗乾淨；
步驟五將步驟三所得的漿料倒入流延成型機的刀口槽中，調節流延成型機 膠帶的運動速率為0.1-lm/min，流延所需長度的薄片之後，將薄片在流延機上 乾燥1-15小時，然後把乾燥好流延薄片連同膠帶一起剪下；步驟六重複進行步驟一至步驟六，每次稱取不同組分的粉體，得到至少5 種不同組分的流延薄片；
步驟七將步驟六中流延出來的流延薄片充分乾燥後，剪成需要的尺寸，依 次疊置並放在模具內靜壓，壓強為40-400MPa;
步驟八將步驟六中靜壓後得到的壓縮片放在密封的匣缽進行排膠，溫度為
500-800°C，時間為1-5小時；
步驟九將步驟八得到的薄片進行燒結，燒結溫度為1100-130(TC，保溫1-5 小時，然後以20°C/h從最高溫度降至600°C，然後再自然降溫至室溫，得到弛 豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器。
本方法使用的壓電陶瓷粉體原料可能通過通常的方法製得， 一般方法如下
步驟一按化學計量比稱量各原料；
步驟二利用行星球磨機，將步驟一中的原料進行球磨，球磨介質為乙醇；
乙醇瑪瑙球質量比約為l: 1: 2，球磨機轉速為200r/min，球磨時間為4-6h;
步驟三將球磨後的原料置於烘箱內，烘乾，烘箱溫度為80。C;
步驟四利用步驟三中烘乾的原料進行壓片，將壓好的片放至坩堝內，進行
預燒，預燒溫度為800-1050 °C，得陶瓷粉體；
3、有益效果
採用本發明提供的一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器，材料中間部分 的組成和結構呈連續的梯度變化，而在內部不存在明顯的界面，從而使材料的性 質和功能沿空間也呈梯度變化，避免了器件在長時間高電場作用下，或反覆使用 後粘結劑陶瓷片剝落，造成器件性能惡化，甚至出現器件斷裂的現象，縮短了器 件的使用壽命等傳統驅動器的缺點，與傳統的壓電單、雙晶片相比，具有更高的 疲勞壽命，在納米技術、精密測量、精細加工、微電子、機器人等領域具有廣泛 的應用前景。本發明的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的製備方法，利用流 延成型法製備功能梯度壓電陶瓷，使各層壓電陶瓷材料呈連續的梯度變化，使用 常用的流延成型機即可實現該方法，製備過程簡單。 四
圖1是本發明一個實施例的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的結構示意圖。五具體實施方式
實施例一
如圖1所示，本實施例的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器由五層壓電陶
瓷薄片組成，其基本分子式為Pb(Zm/3Nb2/3)x(ZryTi,.y),—x03,其中x=0.1—0.5， y=0.35—0.65，第一層壓電陶瓷薄片分子式為Pb(Zn1/3Nb2/3)a5(Zra47TiQ.53)a503，第 二層壓電陶瓷薄片分子式為Pb(Zn1/3Nb2/3)o.4(Zro.47Tio.53)a603，第三層壓電陶瓷薄 片分子式為Pb(Zni/3Nb2/3)a3(Zro.47Tio.53)o.703，第四層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Zn1/3Nb2/3)o.6(Zro.47Tio.53)o.403 ，第五層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Zn1/3Nb2/3)o.2(Zro.47Ti0.53)0.s03。每層壓電薄片的厚度為40um，馬區動器的寬度為 2mm，長度為5mm，厚度為0.2mm。
實施例二
如圖1所示，本實施例的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器由五層壓電陶
瓷薄片組成，其基本分子式為Pb(Mg^Nb2/3)x(ZryTh-y)"03,其中x=0.1—0.5， y=0.35—0.65，第一層壓電陶瓷薄片分子式為Pb(Mg1/3Nb2/3)(u(Zra5Tio.5)o.903，第
二層壓電陶瓷薄片分子式為Pb(Mg^Nb2/3)(U5(Zro.5Tio.5)0.85 03，第三層壓電陶瓷薄
片分子式為Pb(Mg1/3Nb2/3)o.25(Zro.5Tia5)o.7503,第四層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(>lg1/3Nb2/3;)o.3(Zro.5Ti0.5;)o.703 ， 第五層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Mg1/3Nb2/3)o.2(Zro.5Tia5)o.803。每層壓電薄片的厚度為50um，驅動器的寬度為 lOmm，長度為lOOmm，厚度為0.25mm。 實施例三-
本實施例的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器由六層壓電陶瓷薄片組成， 其基本分子式為Pb(Mg^Nb2/3)"Tix03,其中？^0.1-0.5，第一層壓電陶瓷薄片分 子式為Pb(Mg1/3Nb2/3),5Tio.345 03 ，第二層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Mg1/3Nb2/3),Tio.3303 ， 第三層壓電陶瓷薄片分子式為 Pb(Mg1/3Nb2/3)Q.68Tio.3203，第四層壓電陶瓷薄片分子式為Pb(Mgu3Nb2/3)o.7Ti(u03， 第五層壓電陶瓷薄片分子式為Pb(Mg1/3Nb2/3)o.8TiG.203，第六層壓電陶瓷薄片分子 式為Pb(Mg1/3Nb2/3)o.93Tio.o703。每層壓電薄片的厚度為300um，驅動器的寬度為 50mm，長度為200mm，厚度為1.8mm。
實施例四
本實施例涉及一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的製備方法，其技術 方案如下
步驟一根據需要製備的壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的分子式稱取壓電陶 瓷粉體，並在陶瓷粉體加入混合溶劑和分散劑，進行球磨1小時；所述的混合溶 劑可選取用丁酮和酒精的混合物，分散劑為玉米油；
8步驟二在步驟一所得的原料中加入粘結劑和增塑劑，進行二次球磨1小時， 得到流延漿料；所述的粘結劑為聚乙烯醇縮丁醛(PVB)，增塑劑為鄰苯二甲酸 二丁酯(DBP);
步驟三將步驟二得到的流延漿料置於容器例如燒杯中並脫泡8小時， 一般 置於小型真空脫泡機中進行脫泡；
步驟四將流延成型機調至水平狀態，保持第一道刀口比第二道刀口高5 微米，同時保持設備乾淨，刀口、塑料膠帶清洗乾淨；
步驟五將步驟三所得的漿料倒入流延成型機的刀口槽中，調節流延成型機 膠帶的運動速率為0.1m/min,流延所需長度的薄片之後，將薄片在流延機上幹 燥8小時，然後把乾燥好流延薄片連同膠帶一起剪下；
步驟六重複進行步驟一至步驟六，每次稱取不同組分的粉體，得到至少5 種不同組分的流延薄片；
步驟七將步驟六中流延出來的流延薄片充分乾燥後，剪成需要的尺寸，例 如寬度為10mm，長度為100mm，厚度為40 um，依次疊置並放在模具內靜壓， 壓強為40-400MPa;
步驟八將步驟六中靜壓後得到的壓縮片放在密封的匣缽進行排膠，溫度為 500°C，時間為1小時；
步驟九將步驟八得到的薄片進行燒結，燒結溫度為110(TC，保溫1小時，
然後以2(TC/h從最高溫度降至60(TC，然後再自然降溫至室溫，得到弛豫型壓 電陶瓷功能梯度彎曲驅動器。
本實施例中壓電陶瓷粉體的分子式為Pb(Zm/3Nb2/3)x(ZryTiLy)Lx03,其中
x=0.1-0.5， y=0.35-0.65。
實施例五
本實施例涉及一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的製備方法，其技術 方案如下
步驟一根據需要製備的壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的分子式稱取壓電陶 瓷粉體，並在陶瓷粉體加入混合溶劑和分散劑，進行球磨18小時；所述的混合 溶劑可選取用丁酮和酒精的混合物，分散劑為玉米油；
步驟二在步驟一所得的原料中加入粘結劑和增塑劑，進行二次球磨10小 時，得到流延漿料；所述的粘結劑為聚乙烯醇縮丁醛(PVB)，增塑劑為鄰苯二 甲酸二丁酯(DBP);
步驟三將步驟二得到的流延漿料置於容器例如燒杯中並脫泡24小時，一
般置於小型真空脫泡機中進行脫泡；
步驟四將流延成型機調至水平狀態，保持第一道刀口比第二道刀口高20微米，同時保持設備乾淨，刀口、塑料膠帶清洗乾淨；
步驟五將步驟三所得的漿料倒入流延成型機的刀口槽中，調節流延成型機
膠帶的運動速率為lm/min，流延所需長度的薄片之後，將薄片在流延機上乾燥
15小時，然後把乾燥好流延薄片連同膠帶一起剪下；
步驟六重複進行步驟一至步驟六，每次稱取不同組分的粉體，得到至少5 種不同組分的流延薄片；
步驟七將步驟六中流延出來的流延薄片充分乾燥後，剪成需要的尺寸，例
如厚度為300um，寬度為50mm，長度為200 mm，再依次疊置並放在模具內靜壓， 壓強為400MPa;
步驟八將步驟六中靜壓後得到的壓縮片放在密封的匣缽進行排膠，溫度為 800°C，時間為5小時；
步驟九將步驟八得到的薄片進行燒結，燒結溫度為130(TC，保溫5小時， 然後以20°C/h從最高溫度降至60(TC，然後再自然降溫至室溫，得到弛豫型壓 電陶瓷功能梯度彎曲驅動器。
本實施例中壓電陶瓷粉體的分子式為Pb(Mg^Nb2/3MZryTiLy)Lx03,其中 x=0.1-0.5， y=0.35-0.65。
實施例六
本實施例涉及一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的製備方法，其技術 方案如下
步驟一根據需要製備的壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的分子式稱取壓電陶 瓷粉體，並在陶瓷粉體加入混合溶劑和分散劑，進行球磨10小時；所述的混合 溶劑可選取用丁酮和酒精的混合物，分散劑為玉米油；
步驟二在步驟一所得的原料中加入粘結劑和增塑劑，進行二次球磨10小 時，得到流延漿料；所述的粘結劑為聚乙烯醇縮丁醛(PVB)，增塑劑為鄰苯二 甲酸二丁酯(DBP);
步驟三將步驟二得到的流延漿料置於容器例如燒杯中並脫泡16小時，一 般置於小型真空脫泡機中進行脫泡；
步驟四將流延成型機調至水平狀態，保持第一道刀口比第二道刀口高15 微米，同時保持設備乾淨，刀口、塑料膠帶清洗乾淨；
步驟五將步驟三所得的漿料倒入流延成型機的刀口槽中，調節流延成型機
膠帶的運動速率為0.5m/min，流延所需長度的薄片之後，將薄片在流延機上幹
燥12小時，然後把乾燥好流延薄片連同膠帶一起剪下；
步驟六重複進行步驟一至步驟六，每次稱取不同組分的粉體，得到至少5
種不同組分的流延薄片；步驟七將步驟六中流延出來的流延薄片充分乾燥後，剪成需要的尺寸，例 如200um，寬度為30mm，長度為150mm，再依次疊置並放在模具內靜壓，壓強 為20價Pa;
步驟八將步驟六中靜壓後得到的壓縮片放在密封的匣缽進行排膠，溫度為
600°C，時間為5小時；
步驟九將步驟八得到的薄片進行燒結，燒結溫度為ioocrc，保溫5小時，
然後以20°C/h從最高溫度降至60(TC，然後再自然降溫至室溫，得到弛豫型壓 電陶瓷功能梯度彎曲驅動器。
本實施例中壓電陶瓷粉體的分子式為Pb(Mg,/3Nb2/3)xTi"03，其中
x-0.卜0.5。
權利要求
1、一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器，所述的壓電陶瓷材料分子式為Pb(Zn1/3Nb2/3)x(ZryTi1-y)1-xO3，其中x＝0.1-0.5，y＝0.35-0.65，其特徵在於，所述的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器由至少5層配比不同的壓電陶瓷薄片組成。
2、 一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器，所述的壓電陶瓷材料分子式 為Pb(Mg!/3Nb2/3)x(ZryTiLy)Lx03,其中x=0.1-0.5， y=0.35-0.65，其特徵在於，所 述的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器由至少5層配比不同的壓電陶瓷薄片 組成。
3、 一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器，所述的壓電陶瓷材料分子式 為Pb(Mg,/3Nb2/3)xTi!-x03,其中x=0.1_0.5，其特徵在於，所述的弛豫型壓電陶瓷 功能梯度彎曲驅動器由至少5層配比不同的壓電陶瓷薄片組成。
4、 如權利要求1或2或3所述的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器，其 特徵在於，所述的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器由至少5-20層配比不同 的壓電陶瓷薄片組成。
5、 如權利要求1或2或3所述的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器，其 特徵在於，寬度為2-50mm，長度為5-200mm，厚度為0.2_2mm。
6、 一種用於製備如權利要求1或2或3的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅 動器的方法，其特徵在於，包括下列步驟步驟一在陶瓷粉體加入混合溶劑和分散劑，進行球磨1-18小時； 步驟二在步驟一所得的原料中加入粘結劑和增塑劑，進行二次球磨1-10小時，得到流延漿料；步驟三將步驟二得到的流延漿料置於容器中並脫泡2-24小時；步驟四將流延成型機調至水平狀態，保持第一道刀口比第二道刀口高5-20微米；步驟五將步驟三所得的漿料倒入流延成型機的刀口槽中，調節流延成型機 膠帶的運動速率為0.1-lm/min，流延所需長度的薄片之後，將薄片在流延機上 乾燥1-15小時，然後把乾燥好的流延薄片連同膠帶一起剪下；步驟六重複進行步驟一至步驟六，每次稱取不同組分的粉體，得到至少5 種不同組分的流延薄片；步驟七將步驟六中流延出來的流延薄片充分乾燥後，剪成需要的尺寸，依 次疊置並放在模具內靜壓，壓強為40-400MPa;步驟八將步驟六中靜壓後得到的壓縮片放在密封的匣缽進行排膠，溫度為500-800°C，時間為1-5小時；步驟九將步驟八得到的薄片進行燒結，燒結溫度為1100-13(XTC，保溫1-5小時，然後以20°C/h從最高溫度降至60CTC，然後再自然降溫至室溫，得到弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器。
7、 如權利要求6所述的用於製備如權利要求1或2或3的弛豫型壓電陶瓷 功能梯度彎曲驅動器的方法，其特徵在於，步驟一中對所述的壓電陶瓷粉體進行 預燒，預燒溫度為800-1050°C。
8、 如權利要求6所述的用於製備如權利要求1或2或3的弛豫型壓電陶瓷 功能梯度彎曲驅動器的方法，其特徵在於，步驟一中的混合溶劑為丁酮和酒精的 混合物，分散劑為玉米油。
9、 如權利要求6所述的用於製備如權利要求1或2或3的弛豫型壓電陶瓷 功能梯度彎曲驅動器的方法，其特徵在於，步驟二中的粘結劑為聚乙烯醇縮丁醛， 增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯。
全文摘要
本發明公開了一種弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器，同時公開了製備該驅動器的方法。本發明的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器由至少五層壓電陶瓷薄片組成，材料中間部分的組成和結構呈連續的梯度變化，而在內部不存在明顯的界面，與傳統的壓電單、雙晶片相比，具有更高的疲勞壽命，在納米技術、精密測量、精細加工、微電子、機器人等領域具有廣泛的應用前景。本發明的弛豫型壓電陶瓷功能梯度彎曲驅動器的製備方法，利用流延成型法製備功能梯度壓電陶瓷，使各層壓電陶瓷材料呈連續的梯度變化，使用常用的流延成型機即可實現該方法，製備過程簡單。
文檔編號H02N2/00GK101630923SQ20091018307
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月30日 優先權日2009年7月30日
發明者季宏麗, 朱孔軍, 會 王, 裘進浩 申請人:南京航空航天大學