Керамический материал Советский патент 1992 года по МПК H01G7/02 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в качестве электронного материала для изготовле- ния источников постоянного поля в измерительной технике, для производства микрофонов, датчиков вибраций, деформаций и давления, а также маломощных генераторов переменного тока.

Известен ряд керамических электретных материалов на основе титанатов двухвалентных металлов общего состава АТЮз (А Mg, Ca, Sr, Ba).

Недостатком указанных материалов является незначительная устойчивость потенциала внешнего электрического поля к

воздействию влажности окружающей атмосферы.

Известны электретные керамические материалы на основе ниобатов щелочных металлов LiNbOs, NaNbOs, ниобатов неодима NdNbC 4, Ndi/зМЬОз титанониобатов редкоземельных элементов.

Однако они также быстро теряют заряд в условиях высокой влажности окружающей среды.

Наиболее близким к предлагаемому является керамический электретный материал следующего состава, мас.%:

Nb20s 80,77-81,33 Na20 16,56-16,62

Ч

СО

N

jhO

LiaO 1,140-1,144 SrO 0,720-0,724 ТЮ2 0,250-0,742

Однако известный керамический электронный материал на основе ниобатов натрия, лития и титаната стронция обладает недостаточной устойчивостью потенциала внешнего электрического поля к воздействию влажности окружающей среды. Так, при относительной влажности среды 100% спад потенциала за 10 мин составляет 31,4 - 45,6%. К недостаткам данного материала относятся также низкие значения потенциала внешнего электрического поля как до (246 - 297 В), так и после 10-минутной выдержки во влажной среде (134 - 204 В).

Цель изобретения - повышение потенциала внешнего электрического поля и стабильности в условиях повышенной влажности.

Поставленная цель достигается тем, что керамический материал на основе ниобатов и титанатов металлов дополнительно содержит скандат лантана и титанат лантана при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

La2Ti207 47,5-48,3 LaNbCM 27,5-31,6 LaScOa 20,7-24,5

Составы предлагаемого и известного материала приведены в таблице.

Предлагаемый керамический материал получают методом твердофазных реакций между , LaNbCM и LaScOs. Синтез образцов осуществляется нагреванием (950°С, 5 ч) предварительно запрессованных (150 кг/см ) в диски поликристаллических порошков La2Ti20, LaNbCM, LaScOs. После перетирания из синтезированных образцов повторно прессуют диски при давлении 10 Т/см и обжигают их при 1400°С в течение 5 ч. Плотность полученной таким образом керамики лежит в диапазоне 5,7 - 5,9 г/см3, в водопоглощение - в диапазоне 0,01 - 0,1%. Полученные керамические образцы имеют слоистую перовскитоподоб- ную структуру типа Ca2Nb20.

Поляризацию полученных керамических образцов проводятпри комнатнойтем- пературе в поле отрицательного коронного разряда (1,5 - 2,5 кВ) с выдержкой в 1 мин.

Потенциал внешнего электрического поля (99) полученных электретов определяют методом компенсации.

Устойчивость потенциала внешнего электрического поля к воздействию влажности окружающей среды проверяют следующим образом.

Измеряют р керамического образца непосредственно перед его помещением во влажную среду, помещают исследуемый образец в эксикатор с относительной влажно- стью 100%, замеры р производят после пребывания образца во влажной атмосфере в течение 10 мин, 1 сут. Спад потенциала керамического образца определяют по формуле

0

о/гр до испытания - р после испытания 1ПГ1

спаДардойотытанга1Ш

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый керамический материал имеет более высокие значения потенциала

5 внешнего электрического поля. Так, через 10 сут после поляризации значения потенциала внешнего электрического поля для предлагаемого керамического материала составляют 830 - 1050 В, в то время как для известного керамического материала - в

0 пределах 246 - 297 В, а для базового объекта СаТЮз-90 В. После 10-минутной выдержки в условиях 100%-ной относительной влажности величины потенциала предлагаемого материала составляют 610- 1000 В, извест5 ного керамического материала - 134 - 204 В, СаТЮз-20В.

Сопоставление данных по устойчивости потенциала внешнего электрического поля в условиях 100%-ной относительной влаж0 ности показывает, что предлагаемый керамический материал обладает лучшими характеристиками, чем известный керамический материал и базовый объект СаТЮз. Так, % спада р для предлагаемого керами5 ческого материала после 10-минутной выдержки в 100%-ной относительной влажности составляет 5-30%, в то время как для известного керамического материала-31,4-45,6%, а для СаТЮз-78%. После

0 24ч пребывания в такой влажной атмосфере базовый объект СаТЮз полностью теряет заряд, в то время как на керамических дисках из предлагаемого материала сохраняется потенциал 495 - 925 В.

5 Формула изобретения

Керамический материал, содержащий ниобат и титанат металлов, отличающийся тем, что, с целью повышения потенциала внешнего электрического поля и его ста0 бильности в условиях повышенной влажности, он дополнительно содержит скандат лантана, а в качестве ниобата и титаната металлов использованы ниобат лантана и титанат лантана при следующем

5 соотношении компонентов, мас.%:

Титанат лантана La2Ti20 47,5 - 48,3 Ниобат лантана LaNbCM 27,5-31,6 Скандат лантана LaScOs 20,7 - 24,5

Использование: в качестве электретно- го материала. Сущность изобретения: керамический материал содержит, мас.%: титанат лантана 47,5-48,3; ниобат лантана 27,5-31,6 и скандат лантана 20,7-24,5. Керамический материал получают методом твердофазных реакций между La2Ti20, LaNbCM, LaScOa. Изобретение позволяет расширить номенклатуру электретных керамических материалов, увеличить их влагостойкость, расширить диапазон климатических условий эксплуатации изделий на их основе. 1 табл. С/) С