RU2751324C1 - Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия - Google Patents
Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751324C1 RU2751324C1 RU2020134587A RU2020134587A RU2751324C1 RU 2751324 C1 RU2751324 C1 RU 2751324C1 RU 2020134587 A RU2020134587 A RU 2020134587A RU 2020134587 A RU2020134587 A RU 2020134587A RU 2751324 C1 RU2751324 C1 RU 2751324C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezo
- piezoelectric ceramic
- cdo
- ceramic material
- sodium niobate
- Prior art date
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N sodium;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [Na+].[O-][Nb](=O)=O UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 13
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 28
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 41
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 3
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 28
- -1 Na 2 O Chemical compound 0.000 description 7
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910003251 Na K Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 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
- C04B35/495—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
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8542—Alkali metal based oxides, e.g. lithium, sodium or potassium niobates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для создания устройств пьезотехники, работающих в высокочастотном диапазоне в интервале рабочих частот 4,0÷7,0 МГц. Пьезоэлектрический керамический материал содержит, мас.%: Na2O 7,05-7,99. K2O 13,49-14,73, CdO 1,83-1,84, Nb2O575,56-76,15, SiO20,53-0,83. Материал изготавливают твердофазным синтезом с последующим спеканием по обычной керамической технологии. Технический результат изобретения заключается в повышении относительной диэлектрической проницаемости поляризованных образцов, механической добротности и удельной мощности при сохранении высоких значений коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний, пьезомодуля, пьезочувствительности, пьезодобротности, скорости звука и низкого удельного веса керамики. 5 пр., 4 табл., 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе ниобата натрия и может быть использовано для создания приёмников высокочувствительных приёмников УЗ - колебаний, сенсоров, актюаторов, линий задержки, приборов медицинской диагностики и неразрушающего дефектоскопического контроля, работающих в высокочастотном диапазоне рабочих частот 4,0÷7,0 МГц.
Уровень техники
Для указанных применений материал должен обладать средними значениями относительной диэлектрической проницаемости поляризованных образцов, 
, (600÷700) и механической добротности, Qm, (145÷160); низким удельным весом, dэксп, (~4,5 г/см3); высокими пьезомодулем, d33, (120÷130 пКл/Н), пьезочувствительностью, g33, (25÷35 мВ·м/Н), скоростью звука, 
, (выше 4,5 км/с), коэффициентом электромеханической связи планарной моды колебаний, Kр, (~0,3), пьезодобротностью (показателем качества), 
, (14,0÷18,0) и удельной мощностью, 
, (10000÷12000).
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий Na2O, K2O, Nb2O5, Ta2O5, Li2O. Состав материала отвечает химической формуле ((Na0.5K0.5)0.9Li0.1)Nb0.8Ta0.2O3. Материал имеет для лучших составов ≈624, d33=104 пКл/Н, Kр=0,307, g33≈11,9мВ·м/Н, Qm=273 [1]. Для указанных применений материал имеет высокое значение Qm и низкие -Kр и g33.
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий Na2O, K2O, Li2O, Ta2O5, Nb2O5. Состав материала отвечает химической формуле [Li0.055(K0.5Na0.5)0.945](Nb0.99Ta0.01)O3. Материал имеет для лучших составов ≈700, d33=150 пКл/Н, g33=24мВ·м/Н, Kр=0,35, Qm=80 [2]. Для указанных применений материал имеет недостаточно низкую 
и недостаточно высокие значения Kр и g33.
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий Na2O, K2O, Nb2O5, CdO [3]. Материал имеет для лучших составов =507÷610, Kр=0,27÷0,34, g33=(14,5÷17,1) мВ·м/Н (значение получено пересчётом g33=2,2·g31), =(5,36÷6,00) км/с. Для указанных применений материал имеет недостаточно высокие и g33. Кроме того, он изготовлен дорогостоящим непромышленным методом горячего прессования.
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий Na2O, K2O, Li2O, Nb2O5, Ta2O5, Sb2O5, CeO2 и MnO2. Состав материала отвечает химической формуле (Na0.475K0.475Li0.05)(Nb0.92Ta0.05Sb0.03)O3+0.4%CeO2+0.4%MnO2. Материал имеет для лучших составов ≈1150, d33=200 пКл/Н, Kр=0,43, g33≈19мВ·м/Н [4]. Для указанных применений материал имеет завышенное значение и недостаточно высокий g33. Кроме того, сложный состав материала (восемь разновалентных элементов) делает его практически неприменимым в промышленном производстве.
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий Na2O, K2O, CdO, Nb2O5. Состав материала отвечает химической формуле (Na0,52K0.44Cd0,04)NbO3. Материал имеет для лучших составов ≈1360, Qm=1000, =4.27км/с [5]. Для указанных применений материал имеет завышенные значения и Qm.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по составу химической композиции и достигаемому результату является пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, включающий Na2O, K2O, CdO, Nb2O5. Состав материала отвечает химической формуле (NaaKвCdc)NbO3, где a= 0.4475-0.4525 мол %; в=0,5225-0,5275 мол %; с=0,020-0,030 мол % (или в масс. %: Na2O 9,41-9,51; K2O 12,25-12,42; CdО 0,75-1,12; Nb2O5 77,22-77,32). Материал имеет для лучшего состава =430, Kр=0,37, d33=125 пКл/Н, g33=32,8 мВ·м/Н, Qm=125, =4,91 км/с, показатель качества =17,11; =7358 [6], принимаемый за прототип настоящего изобретения.
Для указанных применений материал имеет недостаточно высокие значения 
, Qm и 
.
Раскрытие изобретения.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение относительной диэлектрической проницаемости поляризованных образцов, 
до значений 600÷700, механической добротности, Qm до значений 145÷160 и удельной мощности, до значений 10000÷12000 при сохранении высоких значений Kр~0,3, d33 (120÷130 пКл/Н), пьезочувствительности g33 (выше 25 мВ·м/Н), показателя качества 14,0÷18,0, скорости звука 
(выше 4,5 км/с) и низкого удельного веса керамики dэксп~4,5 г/см3.
Необходимость реализации указанных параметров связана с нижеследующим. В области высоких частот для снижения сопротивления преобразователя и улучшения его согласования с нагрузкой необходимы значения =600÷700.
Кроме того, из условия согласования преобразователя с нагрузкой (Ri=Rн), что обычно реализуется в выпускаемой промышленностью радиоэлектронной аппаратуре, выходное сопротивление нагрузки Rн~50 Ом для высоких частот, используя формулу для емкостного сопротивления преобразователя: Ri=1/ωC, 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, 
, равной k·C, где k - коэффициент, зависящий от размеров элементов, ε0=8.85·10-12 Ф/м - диэлектрическая проницаемость вакуума; при k=1, =C.
Относительно низкие значения Qm способствуют повышению отношения сигнал/шум и подавлению паразитных резонансов (ложных колебаний), искажающих форму рабочего сигнала и ухудшающих характеристики изготовленных из этого пьезокерамического материала высокочувствительных приёмников УЗ - колебаний, являющихся как самостоятельными устройствами, так и компонентами более сложных устройств. Но снижение Qm ниже указанных значений нежелательно ввиду усиления механических потерь (1/Qm), затрудняющих получение коротких импульсов и равномерных амплитудно-частотных характеристик.
Высокая скорость звука определяет высокочастотный (ВЧ) диапазон эксплуатации преобразователя, а также позволяет получать заданную частоту на менее тонких пластинах, что упрощает технологию изготовления ВЧ - устройств за счёт возможности увеличения их резонансных размеров, что, в свою очередь, выгодно и с точки зрения уменьшения ёмкости преобразователя. Низкий удельный вес керамики, dэксп, приводит, с одной стороны, к значительному снижению веса изделий, что немаловажно в таких областях, где весовые характеристики являются решающими, с другой, – к уменьшению акустического импеданса z= 
, что необходимо для согласования с акустической нагрузкой. Достаточно высокие значения K pи g 33 определяют эффективность работы преобразователя.
Указанный технический результат достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия содержит оксиды Na2O, K2O, CdO, Nb2O5, SiO2 при следующем соотношении исходных компонентов, в мас.%:
Na2O 7,05 - 7,99
K2O 13,49 - 14,73
CdO 1,83 - 1,84
Nb2O5 75,56 - 76,15
SiO2 0,53 - 0,83
Видно, что по сравнению с прототипом изменяется качественно-количественный состав материала: содержание в шихте CdO увеличилось вдвое; появляется новый компонент SiO2. При этом содержание оксидов щелочных металлов (Na2O+K2O) и ниобия (Nb2O5) практически не изменилось: в прототипе: Na2O+K2O – 21,80 масс. %; Nb2O5 77,27 масс. %; в заявке Na2O+K2O – 21,63масс.%; Nb2O5 75,86 масс.%. (Взяты средние значения концентраций исходных компонентов из вышеуказанных интервалов).
Таким образом, очевидно, что решающую роль в формировании свойств заявляемого материала играют CdO и SiO2. Ввиду низких температур плавления CdO (~900 оС) и смесей Na2O+SiO2 и K2O+SiO2 (ниже 800 оС) при твердофазном синтезе и спекании шихты и синтезированного продукта заявляемого материала могут образовываться жидкие фазы (ЖФ). Их воздействие на ниобиевые среды неоднозначно. ЖФ в ниобатах могут формировать двойные межкристаллитные границы, разупрочняющие и дестабилизирующие структуру керамики. Следствием этого является снижение Q m и . С другой стороны, ЖФ могут оказывать цементирующее действие на кристаллическую и зёренную структуру материала, приводя к обратному эффекту – повышению Q m и .
Достижение нового технического результата подтверждается таблицами и графиком, где:
Таблица 1. Расчетные значения относительной диэлектрической проницаемости поляризованного объёмного образца в диапазоне частот 4,5 – 60 МГц.
Таблица 2. Электрофизические характеристики заявляемого материала в зависимости от состава.
Таблица 3. Качественно-количественные составы материала-прототипа и заявляемого материала.
Таблица 4. Сравнение электрофизических характеристик оптимального состава заявляемого материала и материала-прототипа.
Фиг.1 - частотная зависимость относительной диэлектрической проницаемости поляризованного объёмного образца в переменном электрическом поле.
Осуществление изобретения
Пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия
изготавливался методом твердофазного синтеза с последующим спеканием по обычной керамической технологии следующим образом. В качестве исходных реагентов использовались гидрокарбонаты, карбонаты и оксиды следующих квалификаций: NaHCO3 – «чда», KHCO3 – «ч», Nb2O5 – «NbO-PT», СdO – «хч», SiO2 – «чда». Синтез осуществлялся путем двукратного обжига смесей сырьевых компонентов: NaHCO3, KHCO3, Nb2O5, СdO, взятых в количествах, масс.%, в случае NaHCO3, KHCO3 в пересчете на соответствующие оксиды: Na2O7,05 - 7,99; K2O 13,49 - 14,73; CdO 1,83 – 1,84; Nb2O5 75,56 - 76,15; SiO2 0,53 - 0,83, с промежуточным помолом синтезированного продукта.
Температуры обжига при синтезе Тсинт.1=1220K, Тсинт.2=1240K, длительность изотермических выдержек τсинт.1= 5 ч, τсинт.2=10 ч. Спекание образцов в виде столбиков Ø12 мм, высотой 15÷18 мм осуществлялось при Тсп.=1420K, длительность изотермической выдержки τсп.=1,5 ч. После их резки на диски толщиной (1÷2)мм производилась металлизация (нанесение электродов) путем нанесения на плоские поверхности предварительно сошлифованных до толщины 1мм образцов серебросодержащей пасты и последующего ее вжигания при температуре Твжиг.=1070K в течение 0,5 ч. Образцы поляризовали в полиэтиленсилоксановой жидкости при температуре 430K в течение 15 мин в постоянном электрическом поле напряженностью 3,3÷3.4 кВ/см. Электрофизические характеристики определяли в соответствии с ОСТ 11.0444-87 «Материалы пьезокерамические. Технические условия». Введ. 01.01.88, с помощью прецизионного LRC-метра Aglent E4980A. При этом оценивались относительная диэлектрическая проницаемость поляризованных образцов (ε 0 -8,85⋅10–12Ф/м), коэффициент электромеханической связи планарной моды колебаний K р, механическая добротность Q m, скорость звука . Пьезомодуль d 33 определяли квазистатическим методом с помощью широкополосного тестера d 33АРС (WideRiderd 33Tester). Измерение удельного веса образцов d эксп, осуществляли методом гидростатического взвешивания в октане. Пьезочувствительность g 33 рассчитывали по формуле g 33 = d 33 / 
.
По описанной выше технологии были выполнены образцы из семи следующих составов пьезоэлектрического керамического материала на основе ниобата натрия (примеры 1-5):
Пример 1.
Na2O 8,47; K2O12,87; CdO 1,85; Nb2O5 76,46; SiO20,35
Пример 2.
Na2O 7,99; K2O13,49; CdO1,84; Nb2O5 76,15; SiO2 0,53
Пример 3.
Na2O 7,52; K2O 14,11; CdO 1,83; Nb2O5 75,84; SiO2 0,70
Пример 4.
Na2O 7,05; K2O 14,73; CdO 1,83; Nb2O575,56; SiO2 0,83
Пример 5.
Na2O 6,58; K2O 15,33; CdO 1,82; Nb2O5 75,25; SiO2 1,02
В примерах 2, 3, 4 таблицы 2 приведены химические составы в пределах заявленных процентных соотношений и соответствующие им электрофизические свойства, полученные в результате испытаний по стандартным методикам.
Как следует из таблицы 2, примеры № 2-4, и таблицы 3, пример № 3, заявляемый пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия характеризуется по сравнению с материалом-прототипом повышением на 40÷60 % относительной диэлектрической проницаемости поляризованных образцов, ,до значений 600÷700, механической добротности, Q m, до значений 145÷160, удельной мощности, 
, до значений 10080÷12583 при сохранении высоких значений коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний, K р, (0,32÷0,35), пьезомодуля, d 33, (120÷129 пКл/Н), пьезочувствительности, g 33, (25,18÷25,53 мВ·м/Н), пьезодобротности (показателя качества), , (14,85÷19,6), скорости звука, (4,77÷4,97 км/с) и низкого удельного веса керамики, d эксп , (~4,5г/см3). Наблюдаемые эффекты достигаются, по существу, качественно - количественным составом предлагаемого пьезоэлектрического керамического материала. Средние значения 
и Q m при высоких , K р, d33, g33, 
, и низком dэксп предлагаемого пьезоэлектрического керамического материала определяют основное его назначение - использование в высокочувствительных устройствах, работающих в ВЧ- диапазоне в интервале рабочих частот (4,0÷7,0)МГц, обеспечивающих стабилизацию колебательного элемента в различного рода микрокомпьютерах (четырёх,- восьми,- шестнадцатибитных). Это следует, прежде всего, из того, что твердые растворы на основе ниобатов щелочных металлов могут использоваться в качестве резонансных элементов пьезоэлектрических преобразователей в высокочастотных (3,0÷30,0) МГц и (30,0÷300,0) МГц диапазонах.
Таким образом, по сравнению с прототипом (табл. 4) иной качественно-количественный состав обеспечивает целевой результат, не вызывает затруднений при изготовлении, предполагает использование основных доступных и дешёвых материалов и стандартного оборудования, соответствующего промышленному методу обычной керамической технологии.
Источники информации:
1. EP 1032057 A1, C04B 35/00, H01L 41/187, дата публикации 30.08.2000.
2. Seock N.S., Jeong H.C., Byung J.K., Eung S.K. Relationships between crystal Structure and electrical properties of Li0.055[Agx(K0.5-Na0.5)1-x]0.945(Nb1-yTay)O3 //Ceramics International. 2012. № 38. P. 327-330.
3. SU 1096251, МПК С04В 35/00, дата публикации 07.06.1984.
4. Lee Tact, Kwok K.W., Li H.L., Chan H.L.W. Lead - free alkaline niobate - based transducer for ultrasonic Wirebonding applications // Sensor and Actuators A. 2009. № 150. P. 268.
5. RU 2498960, МПК C04B 35/495, дата публикации 20.11.2013.
6. RU 2542012, МПК C04B3 5/495, H01L 41/187, дата публикации 20.02.2015. - прототип.
Таблица 1. Расчетные значения относительной диэлектрической проницаемости поляризованного объёмного образца в диапазоне частот f, 4,5 - 60 МГц.
| f, МГц | 4,5 | 5,0 | 10,0 | 15,0 | 20,0 | 30,0 | 40,0 | 60,0 |
 |
707 | 637 | 314 | 212 | 159 | 106 | 80 | 53 |
Таблица 2. Электрофизические характеристики заявляемого материала в зависимости от состава.
| № п/п* | Состав (масс. %) | Электрофизические характеристики | |||||||||||
| Na2O | K2O | CdO | Nb2O5 | SiO2 |
 |
Kp | d33, пКл/Н | g33, мВ·м/Н | Qm |  |
 |
 |
|
| 1 | 8,95 | 12,24 | 1,85 | 76,78 | 0,17 | 248 | 0,17 | 44 | 20,05 | 114 | 5,34 | 3,30 | 817 |
| 2 | 8,47 | 12,87 | 1,85 | 76,46 | 0,35 | 298 | 0,17 | 41 | 15,55 | 119 | 5,19 | 3,44 | 1025 |
| 3 | 7,99 | 13,49 | 1,84 | 76,15 | 0,53 | 609 | 0,33 | 120 | 22,26 | 152 | 4,85 | 16,55 | 10080 |
| 4 | 7,52 | 14,11 | 1,83 | 75,84 | 0,70 | 642 | 0,35 | 121 | 25,23 | 160 | 4,77 | 19,6 | 12583 |
| 5 | 7,05 | 14,73 | 1,83 | 75,56 | 0,83 | 710 | 0,32 | 129 | 25,53 | 145 | 4,97 | 14,85 | 10542 |
| 6 | 6,58 | 15,33 | 1,82 | 75,25 | 1,02 | 487 | 0,18 | 44 | 10,21 | 115 | 5,02 | 3,73 | 1815 |
| 7 | 6,12 | 15,94 | 1,81 | 74,95 | 1,19 | 545 | 0,18 | 59 | 12,23 | 118 | 4,85 | 3,82 | 2084 |
* - № п/п соответствуют примерам выполнения 1-7 описания заявки. 
Таблица 3. Качественно-количественные составы материала-прототипа и заявляемого материала.
| Масс. % | Материал-прототип | Заявляемый материал |
| Na2O | 9,41-9,51 | 7,05-7,99 |
| K2O | 12,25-12,42 | 13,49-14,73 |
| CdO | 0,75-1,12 | 1,83-1,84 |
| Nb2O5 | 77,22-77,32 | 75,56-76,15 |
| SiO2 | 0 | 0,53-0,83 |
Таблица 4. Сравнение электрофизических характеристик оптимального состава заявляемого материала и материала-прототипа.
| Материал | Электрофизические характеристики | |||||||
 |
Kp | d33, пКл/Н | g33,мВ·м/Н | Qm |  |
 |
 |
|
| Прототип | 430 | 0,37 | 125 | 32,8 | 125 | 4,91 | 17,11 | 7358 |
| Заявляемый (пример №4 из табл.2). | 642 | 0,35 | 121 | 25,2 | 160 | 4,77 | 19,6 | 12583 |
Claims (2)
- Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия, содержащий оксиды Na2O, K2O, CdO, Nb2O5, SiO2 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
-
Na2O 7,05-7,99 K2O 13,49-14,73 CdO 1,83-1,84 Nb2O5 75,56-76,15 SiO2 0,53–0,83
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134587A RU2751324C1 (ru) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134587A RU2751324C1 (ru) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2751324C1 true RU2751324C1 (ru) | 2021-07-13 |
Family
ID=77019793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020134587A RU2751324C1 (ru) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2751324C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3114066A (en) * | 1962-01-10 | 1963-12-10 | Corning Glass Works | Transparent high dielectric constant material, method and electroluminescent device |
| EP1032057B1 (en) * | 1999-02-24 | 2005-04-27 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Alkali metal-containing niobate-based piezoelectric material composition and a method for producing the same |
| RU2498960C2 (ru) * | 2011-11-09 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Пьезоэлектрический керамический материал |
| RU2542012C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Пьезоэлектрический керамический материал |
| CN108840570A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-20 | 陕西科技大学 | 含NaNbO3相的Na2O-K2O-Nb2O5-SiO2低介电损耗储能玻璃陶瓷 |
-
2020
- 2020-10-21 RU RU2020134587A patent/RU2751324C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3114066A (en) * | 1962-01-10 | 1963-12-10 | Corning Glass Works | Transparent high dielectric constant material, method and electroluminescent device |
| EP1032057B1 (en) * | 1999-02-24 | 2005-04-27 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Alkali metal-containing niobate-based piezoelectric material composition and a method for producing the same |
| RU2498960C2 (ru) * | 2011-11-09 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Пьезоэлектрический керамический материал |
| RU2542012C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Пьезоэлектрический керамический материал |
| CN108840570A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-20 | 陕西科技大学 | 含NaNbO3相的Na2O-K2O-Nb2O5-SiO2低介电损耗储能玻璃陶瓷 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dogan et al. | The effect of geometry on the characteristics of the moonie transducer and reliability issue | |
| KR101043041B1 (ko) | 초음파 진동자용 무연 압전세라믹스 조성물 | |
| RU2751324C1 (ru) | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия | |
| JPS5939913B2 (ja) | 圧電性磁器の製造方法 | |
| RU2498959C2 (ru) | Пьезоэлектрический керамический материал | |
| RU2498958C1 (ru) | Пьезоэлектрический керамический материал | |
| RU2498960C2 (ru) | Пьезоэлектрический керамический материал | |
| RU2751323C1 (ru) | Низкочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе ниобата натрия | |
| JP2001181035A (ja) | 圧電セラミック組成物 | |
| US3890241A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| US4062790A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| US3528918A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| RU2498961C2 (ru) | Пьезоэлектрический керамический материал | |
| RU2542012C1 (ru) | Пьезоэлектрический керамический материал | |
| EP0034342B1 (en) | Piezoelectric oxide material | |
| RU2358953C2 (ru) | Пьезоэлектрический керамический материал | |
| US3728263A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| JPS6132837B2 (ru) | ||
| JPS5941314B2 (ja) | 酸化物圧電材料 | |
| JPS5841790B2 (ja) | 酸化物圧電材料 | |
| RU2764404C1 (ru) | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца | |
| US3649539A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| Hackenberger et al. | Advanced piezoelectric materials for medical ultrasound transducers | |
| JP6885565B1 (ja) | 超音波計測機器用の圧電素子 | |
| RU2542008C1 (ru) | Пьезоэлектрический керамический материал |