本发明专利技术提供具有钨青铜结构的化合物，其显示高居里温度、良好的抗绝缘性和机械品质系数以及优异的压电性。该化合物含有通式(1)所示的钨青铜结构氧化物：x(BaB2O6)-y(CaB2O6)-z{(Bi1/2C1/2)B2O6}????(1)其中B表示Nb和Ta的至少一种；C表示Na和K的至少一种；x+y+z＝1；x满足0.2≤x≤0.85；y满足0≤y≤0.5；和z满足0＜z≤0.8。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够用作压电材料的化合物。特别地，本专利技术涉及包括无铅金属氧化物的新型压电材料。
技术介绍
为了本说明书，术语“钨青铜结构”不是指因它们的电致变色现象而已知的 HxWO3 (钨青铜)或六方钨青铜结构(HTB)，而是指通常称为四方钨青铜结构(TTB)。应指出的是，术语“四方钨青铜结构”是给予特定的晶体结构的名称并且并不直接地意味着所指的晶体总是四方。也存在斜方材料。关于钨青铜结构氧化物，晶胞的设定在四方系和斜方系之间不同。本说明书中，四方系的设定用于表示晶面、晶体取向和衍射。本说明书中，术语“变晶相界”不仅是指作为通常定义的晶系根据组成而变化的边界，而且是指空间群根据组成而变化的边界或区域。本说明书中，术语“居里温度”不仅是指作为通常定义的超过其则材料失去其铁电性的温度，而且是指使用特定频率的微型(minute)交流电场通过改变测定温度测定时观察到最大介电常数的温度。本说明书中，术语“摩尔％，，是指相对于占据指定位点的物质的总量，指定元素的量的百分率。在各种压电器件中使用的压电材料的多数为由锆钛酸铅表示的含铅的钙钛矿压电材料。但是，已努力用不含铅的压电材料替代含铅的压电材料。这是因为已指出将含铅的压电器件废弃并且暴露于酸雨时，压电材料中的铅组分流出到泥土中，可能影响生态系统。 因此已有关于不含铅的压电材料的提案。关于钙钛矿压电材料，已研究了利用变晶相界(以下简称为“MPB”)以改善压电性。例如，由Fu领导的小组在非专利文献1中报道，晶体之间的自由能之差小并且该自由能根据MPB，即不同晶系的间界处的施加电场而变化。结果，由该电场能够产生场感应相转变。追随该相转变，使作为晶体的应变方向的自发极化轴的取向旋转时，发生大的位移。认为自发极化的旋转是在MPB处赋予钙钛矿压电材料高压电性的机理之一。关于具有钙钛矿结构的那些以外的压电材料，已知钨青铜结构压电材料具有MPB。 例如，由Oliver领导的小组在非专利文献2中报道它们发现了 BaNb2O6和I^bNb2O6之间的 MPB0 一些含铅的钨青铜结构压电材料在与c轴正交(倾斜90° )的a_b面中具有自发极化轴。将含铅并且在a_b面中具有自发极化轴的钨青铜结构压电材料溶解于在c轴方向上具有自发极化的钨青铜结构压电材料中时，能够形成自发极化轴方向变化的MPB。实际上， 已确认在MPB处压电性的改善。但是，关于不含铅的钨青铜结构压电材料，与晶系无关，只已知具有在c轴方向上延伸的自发极化轴的那些。因此，即使形成MPB，由自发极化轴的旋转引起的巨大的位移能够很少地被利用。因此，具有在c轴方向以外的方向(以下也称为“非-C轴”)上取向的自发极化轴的不含铅的钨青铜结构压电材料的发现对于使用自发极化轴的旋转以改善压电性是希望的。由Muehlberg领导的小组在非专利文献3中公开了 BaNb2O6和CaNb2O6的固溶体系作为不含铅的钨青铜结构压电材料。但是，该材料的压电性显著地低。专利文献公开了压电陶瓷组合物，其含有钨青铜结构复合氧化物作为主要组分，该复合氧化物含有金属元素Na、Ba、Bi和Nb，其中Bi与总重量之比为 3-6重量％，基于金属，并且Na含量显著地大于Bi含量。该压电陶瓷组合物基于 X(NaNbO3)-Y(BaNb2O6)-Z (BiNb3O9)所示的固溶体系。该固溶体系的问题是显著影响压电振子、谐振器和换能器的驱动性能的机械品质系数(Qm)低达约100。此外，不含有有关自发极化的方向的记载。本专利技术提供具有钨青铜结构的化合物，其显示高居里温度、良好的抗绝缘性和机械品质系数以及优异的压电性。本专利技术还提供新型的化合物，其具有不含铅的钨青铜结构，其具有相对于晶体的c 轴倾斜的自发极化轴。引用列表专利文献专利文献日本专利公开No. 2000-281443非专利文献非专利文献1 :Fu 等，Nature，第 403 卷，第 281 页(2000)非专利文献2 :01iver 等，Journal of American Ceramic Society，第 72 卷，第 202 页(1989)非专利文献3 =Muehlberg 等，Journal of Crystal Growth，第 310 卷，第 2沘8 页 (2008)
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供化合物，其含有通式(1)所示的不含铅的钨青铜结构氧化物χ (BaB2O6) -y (CaB2O6) -z {(Bi1/2C1/2) B2O6I (1)其中B表示Nb和Ta的至少一种；C表示Na和K的至少一种；x+y+z = 1 ； 0. 2 彡 χ 彡 0. 85 ;0 彡 y 彡 0. 5 ；和 0 < ζ 彡 0. 8。本专利技术的第二方面提供化合物，其含有通式( 所示的不含铅的钨青铜结构氧化物χ (BaNb2O6) -y (CaNb2O6) _z {(Bi1/2Na1/2) Nb2O6I其中x+y+z-l，0. 2 彡 χ 彡 0. 85，0 彡 y 彡 0. 5，和 0 < ζ 彡 0. 8。本专利技术的第三方面提供压电材料，其含有不含铅的钨青铜结构氧化物，该氧化物具有相对于晶胞的c轴倾斜的自发极化轴。本专利技术的第四方面提供压电材料，其含有具有变晶相界的不含铅的钨青铜结构氧化物，其中自发极化轴相对于c轴的倾斜角在变晶相界变化。本专利技术提供不含铅的新型化合物，其对生态系统具有小的影响。本专利技术还提供具有不含铅的钨青铜结构的化合物，其具有相对于c轴倾斜的自发极化轴。 附图说明图IA和IB是表示液体排出头的结构的图以及图IC和ID是表示超声马达的结构的图。图2A、2B和2C是钨青铜结构压电材料的X-射线衍射图案。图3是表示压电材料的组成和构成相的图。图4是表示压电材料的组成和电阻率的图。图5A、5B、5C、5D、5E和5F是表示在500Hz的频率下测定的钨青铜结构压电材料的极化-电场滞后回线(hysteresis loop)的坐标图。图6是表示另一压电材料的组成和构成相的图。具体实施例方式现在对根据本专利技术方面的实施方案进行说明。尽管根据本专利技术方面的化合物具有各种用途，包括电容器材料和压电材料，将压电材料用作下述说明中的实例。自然地，该化合物的用途并不限于压电材料。根据一个实施方案的压电材料含有不含铅的钨青铜结构氧化物，该氧化物含有 Ba、Ca、Bi、Na 禾口 / 或 K 以及 Nb 禾口 / 或 Ta。钨青铜结构氧化物由下述通式(1)表示通式(1):x (BaB2O6) -y (CaB2O6) _z {(Bi1/2C1/2) B2O6I，其中B表示Nb和Ta的至少一种；C表示Na和K的至少一种；x+y+z = 1 ； 0. 2 彡 χ 彡 0. 85 ;0 彡 y 彡 0. 5 ；和 0 < ζ 彡 0. 8。上述物质的主相是具有钨青铜结构的晶体。为了本说明书，“主相”意指对该压电材料进行粉末X-射线衍射分析时，具有最大衍射强度的峰来自于钨青铜结构。该物质可具有“单相”，其中全部或几乎全部晶体具有钨青铜结构。ζ > 0时，即含有(Bi1/2C1/2)406组分时，引入由Bi的6s轨道孤电子对产生的结晶应变并且使压电性改善。Bi的引入也使自发极化方向相对于c轴方向倾斜。这推测是因为 Bi本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：渡边隆之，林润平，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：
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