專利名稱：含有金屬芯的壓電陶瓷纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電陶瓷纖維，尤其涉及一種含有金屬芯的壓電陶瓷纖維。二、 背景技術(shù)智能結(jié)構(gòu)大多采用功能器件與基體結(jié)構(gòu)相集成的結(jié)構(gòu)形式，為了便于與結(jié)構(gòu)基體相 集成，這對(duì)智能結(jié)構(gòu)中的功能元件的幾何形狀與尺寸提出了新的要求。傳統(tǒng)的壓電功能 器件以塊狀和片狀居多，由于體積較大，不易與基體結(jié)構(gòu)集成，當(dāng)埋入基體結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì) 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和可靠性影響很大，也會(huì)改變結(jié)構(gòu)的許多性能，甚至影響結(jié)構(gòu)的使用，縮短 結(jié)構(gòu)的使用壽命。滿足智能結(jié)構(gòu)提出的易于集成要求的理想幾何形狀有薄板和纖維。此 外，傳統(tǒng)的壓電材料存在著顯著的缺點(diǎn)，由于陶瓷的脆性，壓電陶瓷無法承受大的沖擊， 也不能應(yīng)用于彎曲的平面，因此限制了壓電陶瓷的廣泛應(yīng)用。針對(duì)這樣的幾何形狀要求，和為了克服傳統(tǒng)壓電陶瓷的缺點(diǎn)，上個(gè)世紀(jì)九十年代中 期，美國MIT驅(qū)動(dòng)材料和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室提出了纖維狀壓電材料(AFC: Active Fiber Composite, fiber-shaped piezoelectric material)的概念，并成功制作了 AFC。自從這一概 念的提出，引起了國際學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注。美國、德國及日本等國家每年投入 大量的資金對(duì)壓電纖維的制備及其應(yīng)用等方面開展了廣泛的研究工作，并取得了許多可 喜的研究成果。美國MIT最早采用擠壓成型的方法制備壓電纖維胚體，經(jīng)過一定的燒結(jié)工藝，成 功的制備了壓電纖維。制備的AFC是把橫截面為圓形的PZT纖維橫向排列在環(huán)氧聚合 物中，是各相異性的驅(qū)動(dòng)器。和傳統(tǒng)的沿厚度方向極化的壓電材料相比，AFC使用指形 交叉電極來獲得高的面內(nèi)驅(qū)動(dòng)能力。另外，PZT纖維和柔軟的環(huán)氧聚合物能提高AFC 抵抗壓力和損傷的能力，還能提高其適應(yīng)能力。此外MIT還對(duì)AFC的應(yīng)用做了細(xì)致的 研究，使得AFC在多個(gè)領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。盡管AFC和傳統(tǒng)的壓電材料相比， 性能上有很大的提高，但也存在著缺點(diǎn)。首先，PZT纖維的圓形橫截面使PZT和電極 的接觸面積很小，降低了 AFC的機(jī)電轉(zhuǎn)換能力。其次，過高的制造成本也限制了 AFC 的使用。再有，AFC需要很高的驅(qū)動(dòng)電壓。針對(duì)AFC的優(yōu)缺點(diǎn)，美國航空航天局NASA對(duì)壓電纖維的制備及應(yīng)用展開了深入 的研究，他們提出采用流延成型法制備壓電薄膜，經(jīng)過一定的燒結(jié)工藝，然后釆用切割 法制備壓電纖維，并成功制作了MFC(Macro Fiber Composite)。 MFC是把橫截面為矩形 的PZT纖維橫向排列在環(huán)氧聚合物中，并使用了指形交叉電極。和AFC不同的是，MFC中的矩形PZT纖維提高了 PZT和電極的接觸面積，提高了其機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。另外，MFC 中的PZT纖維是從傳統(tǒng)的PZT晶體中切割出來的，降低了其制造成本。由于MFC的柔 韌性較高，可以高效的用于航空航天結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)控制和形狀控制。德國采用美國壓電 纖維制備的核心技術(shù)，利用先進(jìn)的儀器設(shè)備，成功的制備了多種性能的壓電纖維及其器 件，并銷售給世界各地的科研院所及其公司。由此可見，壓電纖維有廣闊的市場(chǎng)前景與 應(yīng)用價(jià)值。但是，由于AFC和MFC中的纖維只能在聚合物中，整體作為一個(gè)器件使用，不能 單獨(dú)使用；且只有在交叉電極中的部分纖維可以作為傳感和驅(qū)動(dòng)用，其效率受到很大的 影響。中國發(fā)明專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?00510075352.4)公開了一種具有金屬芯的壓電陶瓷 纖維，通過擠壓法以細(xì)長(zhǎng)的線狀結(jié)構(gòu)形成，直徑為50-500微米之間，其壓電材料為鈦 酸鋇或鋯鈦酸鉛，其金屬芯為銀鈀合金、鎳、銅、鋁纖維；這種具有金屬芯的壓電陶瓷 纖維適用于汽車輪胎領(lǐng)域的安全監(jiān)控。這種具有金屬芯的壓電陶瓷纖維通過擠壓法得到 或者通過在金屬芯上浸漬、噴鍍或等離子沉積等方法得到，其金屬芯和壓電陶瓷材料之 間的結(jié)合不緊密，造成含有金屬芯壓電陶瓷纖維的性能降低或者出現(xiàn)不可重復(fù)性。三、發(fā)明內(nèi)容1、 技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，其金 屬芯與壓電陶瓷材料之間結(jié)合緊密。2、 技術(shù)方案為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了以下幾種技術(shù)方案第一種技術(shù)方案的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，包括金屬芯、包覆金屬芯的壓電陶 瓷材料和包覆在壓電陶瓷材料外表面的涂布電極，金屬芯的橫截面大致呈圓形，也可以 是橢圓形、長(zhǎng)方形、正方形等其他形狀橫截面呈圓形時(shí)，其直徑(d)的值為10微米 《d《200微米，所述的金屬芯由耐髙溫100(TC—350(TC并且不易氧化的金屬材料制成； 壓電陶瓷材料為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(ZrxTii.x)03，其中x=0.35—0.65;第二種技術(shù)方案的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，包括金屬芯、包覆金屬芯的壓電陶 瓷材料和包覆在壓電陶瓷材料外表面的涂布電極，金屬芯的橫截面大致呈圓形，也可以 是橢圓形、正方形等其他形狀；橫截面呈圓形時(shí)，金屬芯直徑(d)的值為10微米《d 《200微米，所述的金屬芯由耐高溫100(TC—3500'C并且不易氧化的金屬材料制成；壓 電陶瓷材料為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Zm/3Nb2/3)x(ZryTi!.y;h-x03，其中乂=0.1—0.5，尸0.35—0.65;本發(fā)明第三種技術(shù)方案的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，包括金屬芯、包覆金屬芯的 壓電陶瓷材料和包覆在壓電陶瓷材料外表面的涂布電極，金屬芯的橫截面大致呈圓形， 也可以是橢圓形、正方形等其他形狀；橫截面呈圓形時(shí)，金屬芯直徑(d)的值為10微 米《d《200微米，所述的金屬芯由耐高溫1000'C—350(TC并且不易氧化的金屬材料制 成；壓電陶瓷材料為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式 為Pb(Ni!/3Nb2/3)x(ZryTiLy)Lx03,其中x=0.3—0.7， y=0.2—0.8;本發(fā)明第四種技術(shù)方案的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，包括金屬芯、包覆金屬芯的 壓電陶瓷材料和包覆在壓電陶瓷材料外表面的涂布電極，金屬芯的橫截面大致呈圓形， 也可以是橢圓形、正方形等其他形狀；橫截面呈圓形時(shí)，金屬芯直徑(d)的值為10微 米《d《200微米，所述的金屬芯由耐高溫100(TC—350(TC并且不易氧化的金屬材料制 成；壓電陶瓷材料為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式 為Pb(Mgi/3Nb2/3)x(ZryTi"y)Lx03，其中x=0.1—0.5， y=0.35—0.65;以上各技術(shù)方案中，金屬芯的金屬材料為鉑金或者金或者鉬或鎢。纖維直徑在50 微米--IOOO微米之間，纖維橫截面大致為圓形，也可以是長(zhǎng)方形、橢圓形、正方形等其 他形狀。3、有益效果本發(fā)明提出的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，陶瓷部分和金屬芯部分結(jié)合性很好，由附圖2的金相圖可以清楚地看出這一點(diǎn)；其中的金屬芯可以作為電極使用，這樣只需要 在壓電陶瓷纖維的外表面鍍上電極，單根纖維就可以用作傳感器或者驅(qū)動(dòng)器；本發(fā)明的 含金屬芯壓電陶瓷纖維具有典型的鐵電性，如圖3所示，其具有典型的電滯回線；此外， 如圖4所示，該含金屬芯壓電陶瓷纖維也具有典型壓電材料的應(yīng)變-電場(chǎng)的關(guān)系曲線， 說明該纖維也可以用作驅(qū)動(dòng)元件。四

圖1為含金屬芯壓電陶瓷纖維結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為PNN-PZT (為Pb(Ni!/3Nb2/3)x(ZryTiLy)Lx03的簡(jiǎn)寫)金屬芯壓電陶瓷纖維的顯微 金相結(jié)構(gòu)圖；圖3為PNN-PZT含金屬芯壓電陶瓷纖維極化率和電場(chǎng)的關(guān)系曲線； 圖4為PNN-PZT含金屬芯壓電陶瓷纖維的應(yīng)變和電場(chǎng)的關(guān)系曲線。五具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3,金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為10微米，所述的金屬芯l由耐高溫1000'C—350(TC并且不易氧化的金屬材料如鉑金制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如金或者鉬或鎢等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Zr0.35Ti0.65)O3;實(shí)施例二如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為200微米，所述的金屬芯1由耐高溫1000'C—350(TC并且不易氧化的金屬 材料如金制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者鉬或鎢等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Zr,Ti0.35)O3; 實(shí)施例三如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯l、包覆金屬芯l 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為100微米，所述的金屬芯1由耐高溫1000'C—350(TC并且不易氧化的金屬 材料如鉬制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者金或鎢等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Zr0.5Ti0.5)O3; 實(shí)施例四如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯l、包覆金屬芯l 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為180微米，所述的金屬芯1由耐高溫1000'C—3500'C并且不易氧化的金屬 材料如鉬制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者金或鎢等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Zr0.5Ti0.5)O3; 實(shí)施例五如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為IO微米，所述的金屬芯1由耐高溫100(TC—350(TC并且不易氧化的金屬 材料如鉑金制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如金或者鉬或鎢等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Zn1/3Nb2/3)ai(Zra35Tio.65)a903;本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維截面為圓形，直 徑為600微米；實(shí)施例六如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為200微米，所述的金屬芯1由耐高溫100(TC—350(TC并且不易氧化的金屬 材料如金制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者鉬或鎢等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Zni/3Nb2/3)o.5(Zro.65Tio.35)0.503 ; 實(shí)施例七如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為100微米，所述的金屬芯1由耐高溫100(TC—3500'C并且不易氧化的金屬 材料如鉬制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者金或鴇等制成； 壓電陶瓷材料2為轉(zhuǎn)鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Zni/3Nb2/3)0.3(Zr0.5Ti0.5)o.703; 實(shí)施例八如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為195微米，所述的金屬芯1由耐高溫100(TC—350(TC并且不易氧化的金屬 材料如鉬制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者金或鴇等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Zn1/3Nb2/3)0.3(Zr0.5Ti0.5)0.7O3; 實(shí)施例九如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯l、包覆金屬芯l 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為10微米，所述的金屬芯l由耐高溫1000'C—350(TC并且不易氧化的金屬 材料如鉑金制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如金或者鉬或鉤等制成； 壓電陶瓷材料2為轉(zhuǎn)鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Ni1/3Nb2/3)a3(Zra2Tia8)o.703;本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維截面為圓形，直 徑為50微米； 實(shí)施例十如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓形，其直徑為200微米，所述的金屬芯1由耐高溫100(TC—350(TC并且不易氧化的金屬 材料如金制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者鉬或鉤等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Ni1/3Nb2/3)a7(Zra2TiQ.8)a303;本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維截面為橢圓形； 實(shí)施例i^一如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為100微米，所述的金屬芯1由耐高溫100(TC—350(rC并且不易氧化的金屬 材料如鉬制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉬金或者金或鴇等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的轉(zhuǎn)鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Nii/3Nb2/3)0.4(Zr0.6Ti0.4)0.6O3; 實(shí)施例十二如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為10微米，所述的金屬芯l由耐高溫100(TC—350(TC并且不易氧化的金屬 材料如鉑金制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如金或者鉬或鴇等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為實(shí)施例十三如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯l、包覆 金屬芯1的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫 截面呈圓形，其直徑為200微米，所述的金屬芯1由耐高溫100(TC—350(TC并且不易氧 化的金屬材料如金制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者鉬或鴿 等制成；壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的韓鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料 分子式為Pb(MgwNb2/3)o.5(Zro.35Ti,)o.503;本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維截面 為圓形，直徑為1000微米；實(shí)施例十四如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為100微米，所述的金屬芯1由耐高溫1000'C—350(TC并且不易氧化的金屬 材料如鉬制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者金或鎢等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為Pb(Mg"3Nb2/3)o.4(Zro.4Tio.6)0.603;實(shí)施例十五如圖1所示，本實(shí)施例的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維包括金屬芯1、包覆金屬芯1 的壓電陶瓷材料2和包覆在壓電陶瓷材料2外表面的涂布電極3，金屬芯1橫截面呈圓 形，其直徑為40微米，所述的金屬芯1由耐高溫100(TC-350(TC并且不易氧化的金屬 材料如鉬制成，也可以是其他耐高溫且不易氧化的金屬材料如鉑金或者金或鎢等制成； 壓電陶瓷材料2為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為 Pb(Mgi/3Nb2/3)o.4(Zr0.4Ti0.6)0.603 。
權(quán)利要求
1、一種含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，包括金屬芯(1)、包覆金屬芯(1)的壓電陶瓷材料(2)和包覆在壓電陶瓷材料(2)外表面的涂布電極(3)，其特征在于，金屬芯(1)直徑(d)的值為10微米≤d≤200微米，所述的金屬芯(1)由耐高溫1000℃-3500℃并且不易氧化的金屬材料制成；壓電陶瓷材料(2)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料，所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為Pb(ZrxTi1-x)O3，其中x＝0.35-0.65。
2、 如權(quán)利要求1所述的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，其特征在于，所述的金屬材 料為鉑金或者金或者鉬或鴇。
3、 一種含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，包括金屬芯(1)、包覆金屬芯(1)的壓電陶 瓷材料(2)和包覆在壓電陶瓷材料(2)外表面的涂布電極(3)，其特征在于，金屬芯(1)直徑(d)的值為10微米《d《200微米，所述的金屬芯(1)由耐高溫100(TC — 350(TC并且不易氧化的金屬材料制成；壓電陶瓷材料(2)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料， 所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為Pb(Zm/3Nb2/3)x(ZryTi,.y;h.x03，其中x=0.1—0.5， y=0.35—0.65。
4、 如權(quán)利要求3所述的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，其特征在于，所述的金屬材 料為鉑金或者金或者鉬或鎢。
5、 一種含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，包括金屬芯(1)、包覆金屬芯(1)的壓電陶 瓷材料(2)和包覆在壓電陶瓷材料(2)外表面的涂布電極(3)，其特征在于，金屬芯(1)直徑(d)的值為10微米《d《200微米，所述的金屬芯(1)由耐高溫100(TC — 350(TC并且不易氧化的金屬材料制成；壓電陶瓷材料(2)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料， 所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為Pb(Ni^Nb2/3)x(ZryTiLy)Lx03，其中x=0.3—0.7， y=0.2—0.8。
6、 如權(quán)利要求5所述的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，其特征在于，所述的金屬材 料為鉑金或者金或者鉬或鉤。
7、 一種含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，包括金屬芯(1)、包覆金屬芯(1)的壓電陶 瓷材料(2)和包覆在壓電陶瓷材料(2)外表面的涂布電極(3),其特征在于，金屬芯(1)直徑(d)的值為10微米《d《200微米，所述的金屬芯(1)由耐高溫IOO(TC — 350(TC并且不易氧化的金屬材料制成；壓電陶瓷材料(2)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料， 所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料分子式為Pb(Mgi/3Nb2/3)x(ZryTiLy;h.x03，其中x=0.1— 0.5， y-0.35—0.65。
8、 如權(quán)利要求7所述的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，其特征在于，所述的金屬材 料為鉑金或者金或者鉬或鉤。
9、 如權(quán)利要求l、 3、 5或7所述的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，其特征在于，纖 維直徑在50微米-1000微米之間。
10、 如權(quán)利要求l、 3、 5或7所述的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，其特征在于，截 面為圓形、橢圓形、長(zhǎng)方形或正方形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，包括金屬芯(1)、包覆金屬芯(1)的壓電陶瓷材料(2)和包覆在壓電陶瓷材料(2)外表面的涂布電極(3)，金屬芯(1)直徑(d)的值為10微米≤d≤200微米，所述的金屬芯(1)由耐高溫1000℃-3500℃并且不易氧化的金屬材料制成；壓電陶瓷材料(2)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料；本發(fā)明的含有金屬芯的壓電陶瓷纖維，陶瓷部分和金屬芯部分結(jié)合性很好；其中的金屬芯可以作為電極使用，這樣只需要在壓電陶瓷纖維的外表面鍍上電極，單根纖維就可以用作傳感器或者驅(qū)動(dòng)器；具有典型的鐵電性，也具有典型壓電材料的應(yīng)變-電場(chǎng)的關(guān)系曲線，可以用作驅(qū)動(dòng)元件。
文檔編號(hào)H01L41/087GK101217179SQ200810019459
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日
發(fā)明者季宏麗, 朱孔軍, 裘進(jìn)浩 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)