本發(fā)明屬于功能材料領域，具體涉及一種高電致應變無鉛陶瓷纖維及其制備方法。

背景技術：

壓電纖維是1-3結構壓電復合材料和壓電纖維復合材料(macro-fibercomposite，mfc)中的功能相，是復合材料壓電性能的主要來源。壓電陶瓷纖維具有軸向維度小尺寸，使其較普通塊體材料具有了更好的柔韌性，同時其大長徑比特點則可增大特定方向的應變和應力。壓電纖維復合材料的研究目前備受關注，而壓電纖維作為其功能相增強了材料的各向異性，使材料表現(xiàn)出優(yōu)良的縱向驅(qū)動性能。在實際應用中，壓電陶瓷纖維材料已被用來制作大尺寸的傳感器和驅(qū)動器等智能結構，例如可以將壓電陶瓷纖維與聚合物制成復合材料，應用于航空、航天系統(tǒng)，巧妙地利用其逆壓電效應，通過電驅(qū)動復合材料，抑制系統(tǒng)因工作而產(chǎn)生的振動，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此開發(fā)不同體系的壓電陶瓷纖維，是目前各高性能壓電陶瓷體系功能和應用領域拓展的趨勢，也是傳感器、驅(qū)動器、微納機電系統(tǒng)等下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。

目前，應用最為廣泛的壓電材料是pzt、pmnt(pb(mg1/3nb2/3)o3-pbtio3)和pznt(pb(zn1/3nb2/3)o3-pbtio3)等鉛系復合鈣鈦礦型弛豫鐵電體。但是此類體系材料鉛的含量超過60％，在生產(chǎn)、使用和廢棄等過程中會給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來嚴重的危害。隨著社會可持續(xù)發(fā)展觀念的深入和人們對自然生存環(huán)境的關注，各國都把實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展提高到關系國家命運的戰(zhàn)略地位。在這樣形勢下，壓電陶瓷無鉛化已經(jīng)成為全球壓電鐵電材料領域備受關注的一個方向和必然的發(fā)展趨勢。

而(1-x)bzt-xbct是目前研究廣泛，壓電性能最好的一種無鉛體系。在最佳組分時，最高壓電常數(shù)可達620pc/n。(1-x)bzt-xbct具有高壓電性能的原因類似于鉛基壓電材料，通過調(diào)節(jié)組分構成，可以在三方相、四方相共存的準同型相界附近獲得高壓電性。

(1-x)bzt-xbct體系壓電陶瓷電致應變大是其重要的一個優(yōu)點，liu和ren等研究的(1-x)bzt-xbct陶瓷片的電致應變與pzt-5h等pzt體系相比具有更大應變值，突出其大應變特性是不可小覷的一個優(yōu)點。lif等人對(1-x)bzt-xbct的電致伸縮系數(shù)q33作了研究，得出(1-x)bzt-xbct的q33大概是pb(zr,ti)o3基陶瓷的兩倍。以上研究表明，美國普渡大學matthiasc.ehmke等針對應用電場下ba(zr0.2ti0.8)o3-x(ba0.7ca0.3)tio3大應變效應做了相關研究，結果表明，對該體系大應變的貢獻主要是晶格應變和鐵彈性應變，且相組成對應變有一定影響，四方相(t)的形成對該體系鐵彈性應變的貢獻更大。鑒于(1-x)bzt-xbct的大應變特性，lij等人測得3kv/mm下0.5bzt-0.5bct壓電陶瓷塊的應變均大于0.1％，所得應變值大于同電場下pmn陶瓷的應變。以上的研究均關于(1-x)bzt-xbct的應變性能，liuwenfeng、lif等人主要將(1-x)bzt-xbct陶瓷片的應變性能和鉛基壓電材料比較，以突出其不僅壓電性好，而且應變性能優(yōu)異的特性；matthiasc.ehmke、lij等人在得知(1-x)bzt-xbct具有大應變特性的基礎上對應變進行表征并對影響應變機理進行研究，前人只針對(1-x)bzt-xbct體系陶瓷片的應變性能進行了深入探討，有關纖維的研究并未涉及，如果將(1-x)bzt-xbct陶瓷制成纖維，不僅順應無鉛化發(fā)展趨勢，還比其陶瓷塊體更能充分發(fā)揮陶瓷纖維大應變的優(yōu)勢。

目前，制備壓電纖維的方法主要有：溶膠-凝膠法、懸浮瓷粉紡絲法、塑性聚合物法、機械切割法等。溶膠-凝膠法的優(yōu)點是能夠制備連續(xù)、直徑較小的凝膠纖維，但缺點是纖維的致密性和均勻性都較低，并且拉絲過程中容易造成大小不均勻?qū)е吕w維形狀難以控制；懸浮瓷粉紡絲法的優(yōu)點是可制備連續(xù)纖維，但缺點是熱解、燒結時有機物的揮發(fā)易使纖維產(chǎn)生微孔，且制備的纖維容易相互粘連，很難制備直徑較小的纖維；塑性聚合物法的優(yōu)點是燒結后得到的纖維收縮小、結構致密，壓電活性高，纖維形狀容易控制，但缺點是在高溫條件下燒結難以得到一致性、均勻性較好的陶瓷纖維；機械切割法是利用很薄的刀片采用外圓切割，將陶瓷薄板機械切割成壓電纖維，其優(yōu)點是可以得到大小均勻、致密度好、具有高長徑比的壓電纖維，適用于穩(wěn)定性差，燒結溫度高的壓電纖維的制備。采用以上方法制備壓電陶瓷纖維的研究，已有大量報道。如bowen等采用注射成型法制備了功能相(pzt)直徑為1.15mm的陶瓷纖維；英國伯明翰大學的su等采用凈成型塑性聚合物方法制備了尺寸為10～150μm的鋯鈦酸鉛壓電纖維；武漢理工大學唐耀波等通過塑性聚合物方法制備knbt壓電纖維。

對于(1-x)bzt-xbct體系壓電陶瓷雖然壓電性能好和具有大電致應變特性，但是其燒結溫度高(1450～1550℃)，陶瓷致密性難以控制，若采用溶膠凝膠法、懸浮粉紡絲法和塑性聚合物法，獲得的纖維素坯燒結時均勻性和一致性難以保證，并且纖維比表面積較大，在埋燒時表面易沾雜質(zhì)，難以處理，直接燒結的(1-x)bzt-xbct體系因致密度低，脆性大難以滿足機械切割法加工要求，故(1-x)bzt-xbct體系的壓電纖維還未見報道。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，目的在于提供一種高電致應變無鉛陶瓷纖維及其制備方法。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種高電致應變無鉛陶瓷纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)以鉍源、鐵源化合物為原料，采用水熱合成法制備鐵酸鉍前驅(qū)體；

(2)取鋇源、鈣源、鈦源、鋯源化合物及鐵酸鉍前驅(qū)體，混合、球磨后再烘干，然后進行預燒結，所得產(chǎn)物經(jīng)二次球磨制成(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷粉體；

(3)將步驟(2)所得(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷粉體加入到聚乙烯醇溶液中，經(jīng)造粒、成型、排膠，再進行燒結后，制得(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷塊體；

(4)采用機械切割法將步驟(3)所得(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷塊體切割成具有一定截面和長徑比的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維。

上述方案中，步驟(1)所述鉍源為bi(no3)3·5h2o，鐵源化合物為fe(no3)3·9h2o，鉍源和鐵源化合物的摩爾比為：1:1。

上述方案中，步驟(1)所述水熱合成的反應溫度為160℃～200℃，反應時間為36h～48h。

上述方案中，步驟(2)所述的鋇源為碳酸鋇，鈣源為碳酸鈣，鈦源為氧化鈦，鋯源化合物為氧化鋯，所述鋇源、鈣源、鈦源、鋯源化合物和鐵酸鉍前驅(qū)體的摩爾比為(1-0.3x)：0.3x：(0.8+0.2x)：0.2(1-x)：y，其中x＝0.4～0.6，y＝0.2％。

上述方案中，步驟(2)所述預燒結的溫度為1100～1150℃，時間為2h。

上述方案中，步驟(3)所述燒結的溫度為1300℃～1350℃，時間為4h～8h。

上述方案中，步驟(3)所述聚乙烯醇溶液的濃度為2.5～5wt％，所述陶瓷粉體和聚乙烯醇溶液的質(zhì)量體積比為1g：0.2～0.4ml。

上述方案中，步驟(4)所述機械切割法的具體操作過程為：將陶瓷塊體固定在切割機上后，沿纖維徑向以一截面設計邊長為間距進行切割，將陶瓷塊體以纖維軸向為軸旋轉90°，再以另一截面設計邊長為間距進行切割，所得壓電纖維為矩形實心纖維，纖維截面為方形，其長徑比可調(diào)，截面尺寸可調(diào)，且纖維粗細均勻。

上述方案中，步驟(4)所述(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維的截面尺寸為300×300μm，所述(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維長徑比為10～20。

本發(fā)明中，所述(1-x)bzt-xbct的相圖與鉛基體系相似，都存在一個c-r-t三重臨界點。其中三方相(r)和四方相(t)共存形成準同型相界(mpb)，在mpb處能量非均勻分布，導致各向異性幾乎消失，在外部應力和電場下極易進行極化轉變。因此，在mpb附近具有很高的壓電性能。本發(fā)明通過bifeo3改性的方法可以實現(xiàn)調(diào)整相組成在三方、四方共存的相界處，ba²⁺、ti⁴⁺、zr⁴⁺、bi³⁺和fe³⁺離子半徑分別是和從容忍因子關系來看，bi³⁺、fe³⁺可以發(fā)生a、b取代，且bi³⁺、fe³⁺是常見的促燒劑，可以起到促進傳質(zhì)作用，從而促進陶瓷致密化，改善壓電性。因此，本發(fā)明選用bifeo3促進bczt系壓電陶瓷燒結，提高致密度，bi元素在元素周期表上與pb相鄰，具有相同的電子分布、相近的離子半徑和分子量，在對鉛基壓電陶瓷的廣泛研究中，認為pb的6s2孤對電子是鉛基壓電陶瓷高壓電活性的起源，由于bi具有與鉛相似的孤對電子特性，所以，引入bifeo3促進bczt陶瓷燒結致密化同時能保持高壓電性能。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明通過引入鐵酸鉍前驅(qū)體改性固相反應，克服了燒結致密化困難的問題，在低溫燒結條件下得到的鐵酸鉍改性鋯鈦酸鋇鈣陶瓷纖維致密度高，單根纖維之間一致性好，具有可重復性，晶粒大小均勻適中，晶相只有鈣鈦礦相，無雜相；

(2)本發(fā)明制備所得(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維的電致應變性能較好，靈敏度高，壓電性能好，壓電常數(shù)d33＞360pc/n；介電鐵電性能良好，介電常數(shù)ε33可達20000，介損低，介電損耗基本能控制在0.02以下；機電耦合系數(shù)、機械平品質(zhì)因素較高；

(3)相比于pzt系列陶瓷纖維，本發(fā)明所述(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維無鉛環(huán)保，壓電性能好；與其他無鉛系例如knbt壓電纖維相比，(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維具有壓電性能高、電致應變大、介損低、靈敏度高等優(yōu)點，能極大拓展壓電纖維在能量采集、結構驅(qū)動、水聲換能、超聲以及無損探測等領域的應用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷塊、x＝0.40～0.60的xrd圖譜。

圖2為本發(fā)明實施例1制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷塊、x＝0.40～0.60的p-e曲線圖譜。

圖3為本發(fā)明實施例1制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷塊、x＝0.40～0.60的s-e曲線圖譜、smax與組分關系圖譜。

圖4為本發(fā)明實施例1制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷塊的密度曲線(a)、壓電常數(shù)d33/機械品質(zhì)因子qm/機電耦合系數(shù)kp(b)、介電常數(shù)εr(c)曲線圖。

圖5為本發(fā)明實施例2制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維、x＝0.40，y＝0.2％的s-e曲線圖譜、smax和位移量與組分關系圖譜。

圖6為本發(fā)明實施例3制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維、x＝0.50，y＝0.2％，燒結溫度1500℃的纖維sem圖。

圖7為本發(fā)明實施例3制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維、x＝0.50，y＝0.2％的纖維s-e曲線圖譜、smax與組分關系圖譜。

圖8為本發(fā)明實施例4制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維、x＝0.60，y＝0.2％的纖維s-e曲線圖譜、smax與組分關系圖譜。

圖9為本發(fā)明實施例5制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷纖維在不同電場下的s-e曲線圖譜、smax-e圖譜。

圖10為本發(fā)明制備所得(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷片和陶瓷纖維的實物圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1

一種高電致應變無鉛陶瓷塊體的制備方法，包括如下步驟：

(1)以鉍源、鐵源化合物為原料，采用水熱合成法制備鐵酸鉍前驅(qū)體：首先將fe(no3)3·9h2o和bi(no3)3·5h2o按照摩爾比為1：1溶于一定量濃度為10vt％(體積濃度)的稀硝酸中；然后用naoh飽和溶液進行滴定共沉淀，當紅色沉淀沉淀完全(溶液ph值接近10時滴定結束)；將紅色沉淀用去離子水充分洗滌，直至洗出來溶液為中性；再將紅色沉淀溶于一定量濃度為1.5mol/l的naoh溶液，充分攪拌之后加入少量濃度為30vt％的h2o2，再轉移至反應釜中180℃水熱反應36h～48h，反應結束即得水熱產(chǎn)物bifeo3前驅(qū)體；

(2)將分析純baco3、caco3、tio2、zro2及鐵酸鉍前驅(qū)體按照比例(1-0.3x)：0.3x：(0.8+0.2x)：0.2(1-x)：y混合適量酒精于球磨罐中，其中x分別取0.4、0.45、0.5和0.6，y取0.2％，球磨20h后在1150℃下預燒2h，得到的產(chǎn)物二次球磨24h后制成均過200目篩的0.6ba(zr0.2ti0.8)o3-0.4(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3、0.55ba(zr0.2ti0.8)o3-0.45(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3、0.5ba(zr0.2ti0.8)o3-0.5(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3、0.4ba(zr0.2ti0.8)o3-0.6(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3陶瓷粉體；

(3)將所述的陶瓷粉體加2.5％聚乙烯醇水溶液(質(zhì)量體積濃度為1:40g/ml)，造粒，再將所述陶瓷顆粒用干壓壓片機在200mpa的壓力下壓成陶瓷坯體；

(4)將所述均壓坯體在800℃排膠后燒結，燒結溫度為1350℃，保溫4h，隨后隨爐冷卻，即制得0.6ba(zr0.2ti0.8)o3-0.4(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3、0.55ba(zr0.2ti0.8)o3-0.45(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3、0.5ba(zr0.2ti0.8)o3-0.5(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3、0.4ba(zr0.2ti0.8)o3-0.6(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3壓電陶瓷塊體；

將陶瓷塊體用細砂紙打磨，兩表面鍍上銀電極，制成直徑1cm厚度1mm的壓電陶瓷片，并對0.6ba(zr0.2ti0.8)o3-0.4(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3、0.5ba(zr0.2ti0.8)o3-0.5(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3、0.4ba(zr0.2ti0.8)o3-0.6(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3壓電陶瓷的鐵電、應變性能進行表征。

圖1是(1-x)ba(zr0.2ti0.8)o3-x(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3(x＝0.40～0.60)的xrd圖譜，由圖中可以看出，所產(chǎn)生的晶相中只有鈣鈦礦相，沒有其它雜相生成，ca²⁺、zr⁴⁺已經(jīng)擴散到batio3中形成穩(wěn)定固溶體；峰(111)的位置偏移，隨x增加，2θ變大，分析原因：由于半徑較小ca²⁺的增加，半徑較大zr⁴⁺減少，導致晶格收縮。

圖2是(1-x)ba(zr0.2ti0.8)o3-x(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3(x＝0.40～0.60)的p-e圖譜，圖中可得，陶瓷具有較好的鐵電性，剩余極化值pr和最大極化值pmax隨著bct的含量增加先升高后下降，在組分為0.5ba(zr0.2ti0.8)o3-0.5(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3的陶瓷獲得最大剩余極化值pr＝10.28μc/cm²，最大極化值pmax＝18.92μc/cm²。

圖3是(1-x)ba(zr0.2ti0.8)o3-x(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3(x＝0.40，0.5，0.60)的壓電陶瓷片s-e曲線，測試電場為3kv/mm，圖中可得，該體系陶瓷具有較大應變，所產(chǎn)生應變均達到每毫米0.1％以上。

圖4為本發(fā)明實施例1制得的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷塊的密度曲線、壓電常數(shù)d33、機械品質(zhì)因子qm、機電耦合系數(shù)kp、介電常數(shù)εr曲線圖，圖4說明了：所制備的(1-x)bzt-xbct-ybf陶瓷塊的靈敏度高，壓電性能好，壓電常數(shù)d33＞360pc/n；介電鐵電性能良好，介電常數(shù)ε33可達20000，介損低，介電損耗基本能控制在0.02以下；機電耦合系數(shù)、機械平品質(zhì)因素較高。

實施例2

一種高電致應變無鉛陶瓷纖維的制備方法，包括如下步驟：將實施例1制得的0.6ba(zr0.2ti0.8)o3-0.4(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3陶瓷塊體制成陶瓷纖維，其陶瓷塊體必須滿足結構致密、均勻性良好、塊體力學性能較優(yōu)的要求，纖維制備過程采用機械切割法，纖維截面為300×300μm的正方形，纖維長度分別為3mm、4mm、5mm、6mm。

將所述的陶瓷纖維兩端鍍上電極，其操作是將纖維兩端點上免燒銀漿，于80℃烘箱烘干15～20min，僅需要在纖維截面上鍍上銀即可，纖維側面粘上銀較多時會影響應變性能；將所述陶瓷纖維進行應變性能測試，陶瓷纖維裝在特定夾具上，夾具必須滿足能真實反映纖維應變性能，測試時纖維于硅油中，加1.5kv/mm的電場，即3mm、4mm、5mm、6mm的陶瓷纖維測試所加電壓分別是4.5kv、6.0kv、7.5kv、9.0kv。所得不同長度陶瓷纖維以及陶瓷塊體應變性能進行比較。

圖5是0.6ba(zr0.2ti0.8)o3-0.4(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3陶瓷纖維和陶瓷塊體應變性能圖譜，圖4(a)、(b)中可得，同電場1.5kv/mm下，所有纖維應變均大于陶瓷塊體的應變，可見纖維化可以增加應變性能；纖維不同長徑比之間應變比較，長徑比大的纖維應變大，說明適當增加纖維長徑比可以獲得較大應變。圖(c)表示不同長度纖維在同電場下的位移量，纖維越長，位移量越大。

實施例3

一種高電致應變無鉛陶瓷纖維的制備方法，包括如下步驟：將上述制得的0.5ba(zr0.2ti0.8)o3-0.5(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3陶瓷塊體制成陶瓷纖維，其陶瓷必須滿足結構致密、均勻性良好、塊體力學性能較優(yōu)的要求，纖維制備過程采用機械切割法，纖維截面為300×300μm的正方形，纖維長度分別為3mm、4mm、5mm、6mm。

將所述的陶瓷纖維兩端鍍上電極，其操作是將纖維兩端點上免燒銀漿，于80℃烘箱烘干15～20min，僅需要在纖維截面上鍍上銀即可，纖維側面粘上銀較多時會影響應變性能；將所述陶瓷纖維進行應變性能測試，陶瓷纖維裝在特定夾具上，夾具必須滿足能真實反映纖維應變性能，測試時纖維于硅油中，加1.5kv/mm的電場，即3mm、4mm、5mm、6mm的陶瓷纖維測試所加電壓是4.5kv、6.0kv、7.5kv、9.0kv。所得不同長度陶瓷纖維以及陶瓷塊體應變性能進行比較。

圖6是(1-x)ba(zr0.2ti0.8)o3-x(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3(x＝0.50)的sem圖，圖(a)是放大倍數(shù)低的sem圖，圖(b)是放大倍數(shù)高的sem圖，圖(a)纖維截面圖可以看出，所切割的纖維確實是300×300μm較規(guī)則；圖(b)中可看出，該種體系陶瓷顯微結構致密，孔洞很少，晶體顆粒尺寸較大，說明機械切割法制得的纖維結構均勻性、致密性得到了保證。

圖7是0.5ba(zr0.2ti0.8)o3-0.5(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3陶瓷纖維和陶瓷塊體應變性能圖譜，測試電場1.5kv/mm，圖(a)、(b)可得，所有陶瓷纖維應變均大于陶瓷塊體的應變，可見纖維化可以增加應變性能；圖(c)表示不同長度纖維在同電場下的位移量，纖維越長，位移量越大，說明適當增加纖維長徑比，纖維的力學性能對于電場的響應會更明顯。

實施例4

一種高電致應變無鉛陶瓷纖維的制備方法，包括如下步驟：將實施例1制得的0.4ba(zr0.2ti0.8)o3-0.6(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3陶瓷制成陶瓷纖維，其陶瓷必須滿足結構致密、均勻性良好、塊體力學性能較優(yōu)的要求，纖維制備過程采用機械切割法，纖維截面為300×300μm的正方形，纖維長度分別為3mm、4mm、5mm、6mm。

將所述的陶瓷纖維兩端鍍上電極，其操作是將纖維兩端點上免燒銀漿，于80℃烘箱烘干15～20min，僅需要在纖維截面上鍍上銀即可，纖維側面粘上銀較多時會影響應變性能。將所述陶瓷纖維進行應變性能測試，陶瓷纖維裝在特定夾具上，夾具必須滿足能真實反映纖維應變性能，測試時纖維于硅油中，加1.5kv/mm的電場，即3mm、4mm、5mm、6mm的陶瓷纖維測試所加電壓是4.5kv、6.0kv、7.5kv、9.0kv。所得不同長度陶瓷纖維以及陶瓷塊體應變性能進行比較。

圖8是0.4ba(zr0.2ti0.8)o3-0.6(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3陶瓷纖維和陶瓷塊體應變性能圖譜，測試電場1.5kv/mm，與以上結果類似，圖7的(a)、(b)顯示纖維化之后，應變性能明顯變大，特別是當纖維長度為6mm時，其應變比陶瓷片應變的兩倍還大。同時，圖(c)顯示，隨纖維長度增加，同電場下產(chǎn)生非?？捎^的位移增量。

實施例5

一種高電致應變無鉛陶瓷纖維的制備方法，包括如下步驟：將實施例1制得的0.5ba(zr0.2ti0.8)o3-0.5(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3陶瓷采用機械切割法切成截面為300×300μm、長度為5mm的陶瓷纖維。

將所述的陶瓷纖維兩端鍍上電極，其操作是將纖維兩端點上免燒銀漿，于80℃烘箱烘干15～20min，僅需要在纖維截面上鍍上銀即可，纖維側面粘上銀較多時會影響應變性能；將所述陶瓷纖維進行應變性能測試，陶瓷纖維裝在特定夾具上，改變測試電場，分別設置電場為0.5kv/mm、0.8kv/mm、1.0kv/mm、1.2kv/mm、1.5kv/mm，對特定長度的纖維應變場至應變性能進行表征。

圖9是長度為5mm的0.5ba(zr0.2ti0.8)o3-0.5(ba0.7ca0.3)tio3-0.2％bifeo3陶瓷纖維在不同電場下測得的s-e曲線，圖中可得，隨電場0.5～1.5kv/mm變化，應變逐漸增大；圖(b)的smax-e顯示，smax基本隨電場呈線性增加，說明影響纖維應變的除了長徑比之外，還與電場有關，一定程度上增加電場有利于應變增加。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的實例，而并非對實施方式的限制。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而因此所引申的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。