CN104285310B - 压电材料、压电元件、液体排出头、超声马达和尘埃去除设备 - Google Patents

压电材料、压电元件、液体排出头、超声马达和尘埃去除设备 Download PDF

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Abstract

提供一种具有高居里温度、高绝缘特性和高压电性能的压电材料，该压电材料包含由通式(1)即xBaTiO3‑yBiFeO3‑zBi(M0.5Ti0.5)O3代表的钙钛矿型金属氧化物，这里，M代表从由Mg、Ni和Zn组成的组中选择的至少一种类型的元素，x代表满足0.25≤x≤0.75的值，y代表满足0.15≤y≤0.73的值，z代表满足0.02≤z≤0.60的值，假定满足x+y+z＝1，其中，钙钛矿型金属氧化物含有V，并且V的含量相对于1mol的钙钛矿型金属氧化物为大于或等于0.0005mol且小于或等于0.0050mol。另外，提供使用压电材料的压电元件、液体排出头、超声马达和尘埃去除设备。

Description

压电材料、压电元件、液体排出头、超声马达和尘埃去除设备
技术领域
本发明涉及压电材料，并且更特别地，涉及无铅压电材料。本发明还涉及使用压电材料的压电元件、液体排出头、超声马达和尘埃去除设备。
背景技术
常用的压电材料是ABO3型钙钛矿金属氧化物，诸如锆钛酸铅(以下称为“PZT”)。然而，认为，含有铅作为A位(A-site)元素的PZT会导致环境问题。因此，希望具有无铅钙钛矿型金属氧化物的压电材料。
作为无铅钙钛矿型金属氧化物的压电材料，钛酸钡是已知的。PTL1公开了通过使用电阻加热装置的两步烧结技术制备的钛酸钡。PTL1描述了当通过两步烧结技术烧结纳米尺寸的钛酸钡粉末时可获得具有优异的压电特性的陶瓷。然而，钛酸钡由于其居里温度低至125℃而具有不适于高温下的设备操作的问题。
另外，作为增加钛酸钡的居里温度的尝试，NPL1公开了钛酸钡和铁酸铋的固溶体。然而，随着铁酸铋的固溶量增加，居里温度增加，而压电性能明显下降。同时，存在DC导电性增加即绝缘特性劣化的问题。
换句话说，难以在无铅钙钛矿型金属氧化物的压电材料中同时实现所有的高居里温度、高压电性能和高绝缘特性。
引文列表
专利文献
PTL1：日本专利申请公开No.2007-287739
NPL1：“Journal of Applied Physics”，2000年,第87卷,第2期,第855-862页
NPL2：岩波理化词典(Iwanami Physicochemical Dictionary),第5版，(岩波书店(Iwanami Shoten),出版日：1998年2月20日)
发明内容
技术问题
为了解决该问题，作出了本发明，并且本发明提供实现所有的高居里温度、高压电性能和高绝缘特性的压电材料。
另外，本发明提供使用压电材料的压电元件、液体排出头、超声马达和尘埃去除设备。
问题的解决方案
根据本发明的示例性实施例的压电材料包含由以下通式(1)代表的钙钛矿型金属氧化物：
xBaTiO3-yBiFeO3-zBi(M0.5Ti0.5)O3 (1)
这里，M代表从由Mg、Ni和Zn组成的组中选择的至少一种类型的元素，x代表满足0.25≤x≤0.75的值，y代表满足0.15≤y≤0.73的值，z代表满足0.02≤z≤0.60的值，假定满足x+y+z＝1。钙钛矿型金属氧化物含有钒(V)，并且V的含量相对于1mol的钙钛矿型金属氧化物为大于或等于0.0005mol且小于或等于0.0050mol。
根据本发明的示例性实施例的压电元件包含：第一电极；压电材料；以及第二电极，其中，压电材料是上述压电材料。
根据本发明的示例性实施例的液体排出头使用上述压电元件。
根据本发明的示例性实施例的超声马达使用上述压电元件。
根据本发明的示例性实施例的尘埃去除设备使用上述压电元件。
本发明的有益效果
根据本发明，能够提供实现所有的高居里温度、高压电性能和高绝缘特性的压电材料。
通过使用本发明的压电材料，能够提供与使用含有铅的压电材料的情况相比具有相同或更高的喷嘴密度和排出能力的液体排出头。
通过使用本发明的压电材料，能够提供与使用含有铅的压电材料的情况相比具有相同或更高的驱动力和耐久性的超声马达。
通过使用本发明的压电材料，能够提供与使用含有铅的压电材料的情况相比具有相同或更高的尘埃去除效率的尘埃去除设备。
从以下参照附图的示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1A是示出根据本发明的实施例的压电材料的相图。
图1B是示出根据本发明的实施例的压电材料的相图。
图2是示出根据本发明的实施例的压电元件的配置的示意图。
图3A是示出根据本发明的实施例的多层压电元件的配置的示意性截面图。
图3B是示出根据本发明的实施例的多层压电元件的配置的示意性截面图。
图4A是示出根据本发明的实施例的液体排出头的配置的示意图。
图4B是示出根据本发明的实施例的液体排出头的配置的示意图。
图5是示出根据本发明的实施例的液体排出设备的示意图。
图6是示出根据本发明的实施例的液体排出设备的示意图。
图7A是示出根据本发明的实施例的超声马达的配置的示意图。
图7B是示出根据本发明的实施例的超声马达的配置的示意图。
图8A是示出根据本发明的实施例的光学装置的示意图。
图8B是示出根据本发明的实施例的光学装置的示意图。
图9是示出根据本发明的实施例的光学装置的示意图。
图10A是示出根据本发明的实施例的尘埃去除设备的示意图。
图10B是示出根据本发明的实施例的尘埃去除设备的示意图。
图11A是示出图10A和图10B所示的本发明的压电元件的配置的示意图。
图11B是示出图10A和图10B所示的本发明的压电元件的配置的示意图。
图11C是示出图10A和图10B所示的本发明的压电元件的配置的示意图。
图12A是示出本发明的尘埃去除设备的振动原理的示意图。
图12B是示出本发明的尘埃去除设备的振动原理的示意图。
图13是示出根据本发明的实施例的图像拾取设备的示意图。
图14是示出根据本发明的实施例的图像拾取设备的示意图。
图15是示出根据本发明的实施例的电子装置的示意图。
图16是示例4和比较例1、3和4的X射线衍射图。
具体实施方式
以下，描述本发明的示例性实施例。
根据本发明的示例性实施例，提供一种压电材料，该压电材料含有由以下通式(1)代表的钙钛矿型金属氧化物：
xBaTiO3-yBiFeO3-zBi(M0.5Ti0.5)O3 (1)
这里，M代表从由Mg、Ni和Zn组成的组中选择的至少一种类型的元素，x代表满足0.25≤x≤0.75的值，y代表满足0.15≤y≤0.73的值，z代表满足0.02≤z≤0.60的值，假定满足x+y+z＝1，
其中，钙钛矿型金属氧化物含有V，并且V的含量相对于1mol的钙钛矿型金属氧化物为大于或等于0.0005mol且小于或等于0.0050mol。
本发明的钙钛矿型金属氧化物指的是如在NPL2中所描述的具有理想地为立方结构的钙钛矿型结构的金属氧化物。具有钙钛矿型结构的金属氧化物一般由ABO3的化学式代表。在钙钛矿型金属氧化物中，元素A和B在单胞中以离子形式占据特定的位置，这些位置被称为A位和B位。例如，在立方单胞中，元素A位于立方体的顶点处，而元素B占据立方体的体心位置。元素O作为氧的阴离子占据面心位置。
由通式(1)代表的金属氧化物指的是由BaTiO3、BiFeO3和Bi(M0.5Ti0.5)O3代表的三种钙钛矿型金属氧化物的固溶体。在通式(1)中，位于A位处的金属元素主要是Ba和Bi，而位于B位处的金属元素是Ti、Fe和M，这里，M代表从由Mg、Ni和Zn组成的组中选择的至少一种类型的元素。
在通式(1)中，A位与B位之间的元素含量比表达为1:1。然而，即使元素含量比稍微偏移，仅由钙钛矿型结构构成的单相状态也包含在本发明的范围内。例如，在铅型压电材料中，众所周知的是，当过量使用A-位Pb时或者在复合钙钛矿型结构中，实际的B-位元素比常常偏离化学计量比。
在通式(1)中，Bi(M0.5Ti0.5)O3中的M代表从由Mg、Ni和Zn组成的组中选择的至少一种类型的元素。元素M可以仅仅是Mg，可以仅仅是Ni，可以仅仅是Zn，可以包含任意两种类型的元素，或者可以包含所有的元素。元素M具有二价并由此与四价的Ti和三价的Bi一起保持Bi(M0.5Ti0.5)O3的电中性条件。此时，M与Ti之间的比优选为1比1。并且，在通式(1)中，Bi(M0.5Ti0.5)O3中的M和Ti的元素量均被描述为0.5。然而，即使当这些量偏移到0.4～0.6的范围内的值时，仅由钙钛矿型结构构成的单相状态也落入本发明的范围内。
并且，本发明的压电材料可含有特性调整物(modifier)以及源自其制造过程的不可避免的杂质。本发明的压电材料中的通式(1)中所示的元素和V以外的成分的含量相对于整个压电材料的100重量份优选为2重量份或更少，更优选为1重量份或更少。
例如，可从使用X射线衍射或电子衍射的结构分析确定压电材料是钙钛矿型结构。
在通式(1)中，代表BaTiO3的丰度的x的范围为0.25≤x≤0.75，优选为0.25≤x≤0.55。并且，代表BiFeO3的丰度的y的范围为0.15≤y≤0.70，优选为0.20≤y≤0.70。
关于BaTiO3的丰度，当x代表大于0.75时，居里温度变得小于200℃，结果是压电性会在高的操作温度下消失。可替代地，即使当压电性的消失不发生时，由于操作温度变化而导致的特性变化也是显著的，结果是当材料在设备中被使用时，特性变化会脱离其允许范围。
在本说明书中，“居里温度”指的是铁电性消失的温度。作为规定居里温度的方法，存在在扫描温度的同时直接测量铁电性消失的温度的方法、和通过在扫描温度的同时使用某一频率的微交流电场测量介电常数以由此确定介电常数变得最大的温度的方法。
本发明的压电材料中的希望的居里温度为大于或等于200℃且小于或等于500℃，更优选为大于或等于200℃且小于或等于450℃。如果居里温度为200℃或更大，那么能够提供当材料在设备中被使用时具有小的由于温度而导致的特性变化的材料。另外，当居里温度为500℃或更小时，能够提供当材料在元件中被使用时容易极化的材料。
另外，当x代表小于0.25且BiFeO3的丰度大(例如，y>0.30)时，可以形成钙钛矿型结构以外的晶相(以下，钙钛矿型结构以外的晶相被称为“第二相(secondary phase)”)，从而导致压电特性的降低。并且，当x代表小于0.25且BiFeO3的丰度小(例如，y≤0.30)时，即使没有V(掺杂)的压电材料也具有满意的绝缘特性，因此V掺杂时的绝缘特性提高效果小。
关于BiFeO3的丰度，当y代表小于0.15且BaTiO3的丰度大(例如，x≥0.50)时，居里温度会变低。并且，当y代表小于0.15且BaTiO3的丰度小(例如，x≤0.50)时，会形成第二相。
在通式(1)中，代表Bi(M0.5Ti0.5)O3的丰度的z的范围为0.02≤z≤0.60，优选为0.02≤z≤0.25。当z代表小于0.02且BaTiO3的丰度大(例如，x≥0.50)时，居里温度会变低。并且，当z代表小于0.02且BaTiO3的丰度小(例如，x≤0.50)时，会发生绝缘特性的降低。绝缘特性的降低使得，即使当执行本发明的V掺杂时，绝缘特性也达不到希望的特性，即，材料不能耐受极化处理中的高DC电场的施加。
在通式(1)中，当满足0.25≤x≤0.75、0.15≤y≤0.73和0.02≤z≤0.60时，可以说，x、y和z处于被以下坐标点A、B、C、D和E包围的范围内。注意，连接各坐标点的线上的点处于上述范围内。
各坐标点的值(x，y，z)如下：
A：(x,y,z)＝(0.75,0.15,0.10)
B：(x,y,z)＝(0.75,0.23,0.02)
C：(x,y,z)＝(0.25,0.73,0.02)
D：(x,y,z)＝(0.25,0.15,0.60)
图1A是示出根据本发明的压电材料的组成范围的三角相图。粗实线和被线包围的区域表示本发明的组成范围。被坐标点A、B、C、D和A包围的部分表示要在本发明的压电材料中使用的金属氧化物的组成范围，并且优异的压电特性在该组成范围中呈现。实心圆和实线意味着落入组成范围内。当相对于1mol的满足组成范围的通式(1)代表的钙钛矿型金属氧化物、以大于或等于0.0005mol且小于或等于0.0050mol(更优选为大于或等于0.0010mol且小于或等于0.0040mol)的量加入V时，可以获得具有高居里温度和高压电性并且呈现高绝缘特性的压电材料。注意，这里使用的术语“绝缘特性”指的是向压电材料施加AC或DC电场时的电耐性(resistance)。特别地，该术语指的是对于需要更高耐性的DC电场的电耐性。例如，该术语指的是对于要在压电材料的极化处理中使用的高DC电场(例如，1kV/cm或更大)的施加的耐性。通过将满足上述范围的V掺杂到满足上述组成范围的钙钛矿型金属氧化物中获得的压电材料具有110[pm/V]或更大的压电常数d33 *，并具有200℃或更大的居里温度。另外，压电材料具有使得材料可耐受50kV/cm或更大的DC电场的施加达几分钟到几小时的绝缘特性。绝缘特性的提高也有助于压电性能的提高，原因是它允许更高的电场被施加到压电材料。
在本说明书中，压电常数d33 *是从电场-应变曲线的电场和应变斜率确定的常数。这里，出于以下原因添加标记*。通常使用的压电常数d33仅表示沿33方向的压电特性。相反，在该计算方法中，存在归因于33方向以外的方向的稍微的可能性。
当相对于1mol的满足图1A所示的上述组成范围的通式(1)代表的钙钛矿型金属氧化物、以小于0.0005mol的量掺杂V时，V掺杂的(对钙钛矿型金属氧化物的)绝缘特性提高效果小。
类似地，即使当相对于1mol的满足图1A所示的组成范围的通式(1)代表的钙钛矿型金属氧化物、以大于0.0050mol的量掺杂V时，V掺杂的(对钙钛矿型金属氧化物的)绝缘特性提高效果也小。并且，在产生的材料中出现不可忽略的量的第二相，从而导致压电性的降低。
在本发明中，通式(1)中的x、y和z的范围分别为0.25≤x≤0.55、0.20≤y≤0.73和0.02≤z≤0.25是更优选的。
上述范围也可表达如下：x、y和z落在由以下坐标点E、F、G和H包围的范围内。
各坐标点的值(x,y,z)如下。
E:(x,y,z)＝(0.55,0.20,0.25)
F:(x,y,z)＝(0.55,0.43,0.02)
G:(x,y,z)＝(0.25,0.73,0.02)
H:(x,y,z)＝(0.25,0.50,0.25)
图1B是示出根据本发明的压电材料的更优选的组成范围的三角相图。粗实线和被线包围的区域表示本发明的组成范围。被坐标点E、F、G、H和E包围的部分表示要在本发明的压电材料中使用的金属氧化物的组成范围，并且优异的压电特性在该组成范围中呈现。实心圆和实线意味着落入组成范围内。当相对于1mol的满足组成范围的通式(1)代表的钙钛矿型金属氧化物、以大于或等于0.0005mol且小于或等于0.0050mol的量加入V时，可以获得具有高居里温度和高绝缘特性并且呈现更高压电性能的压电材料。通过将满足上述范围的V掺杂到满足上述组成范围的钙钛矿型金属氧化物中获得的压电材料具有210[pm/V]或更大的压电常数d33 *，并具有200℃或更大的居里温度。另外，压电材料具有使得材料可耐受50kV/cm或更大的DC电场的施加达几分钟到几小时的绝缘特性。绝缘特性的提高也有助于压电性能的提高，原因是它允许更高的电场被施加到压电材料。
要在本发明的压电材料的产生中掺杂的V的原料不被特别限制。原料可以是由五价的V形成的化合物(例如，V2O5)或者可以是由三价的V形成的化合物(例如，V2O3)。并且，可以使用钒金属或钒盐(不包含氧化物)。并且，可以使用钒有机化合物。
另外，含在本发明的压电材料中的V的位置不被特别限制。V可包含在钙钛矿型结构的B位处，或者可在晶粒边界处作为氧化物被包含，使得可期望相同的效果。
关于根据本发明的压电材料，优选的是压电材料为陶瓷、形成陶瓷的晶粒的平均等效圆直径为大于或等于500nm且小于或等于5μm并且晶粒的最大等效圆直径为大于或等于5μm且小于或等于10μm。
这里使用的术语“陶瓷”指的是通过热处理烧结的晶体粒子的聚集体(aggregate)(也称为块体)或者所谓的多晶，其中，其主要成分是金属氧化物。该术语也包含在烧结之后处理的那种。然而，该术语不包含任何粉末或粉末分散浆料。
这里使用的“等效圆直径”指的是一般在显微镜观察方法中提到的“投影面积等效圆直径”并且表示具有与晶粒的投影面积相同的面积的正圆的直径。在本发明中，测量等效圆直径的方法不被特别限制。例如，可通过使用偏光显微镜或扫描电子显微镜拍摄压电陶瓷的表面并对所获得的拍摄图像执行图像处理来确定等效圆直径。确定晶粒的等效圆直径时的放大倍率为例如大约5～5000。可根据倍率选择性地使用光学显微镜和电子显微镜。能够不从陶瓷的表面的图像而从抛光表面或截面的图像确定等效圆直径。
这里使用的“平均等效圆直径”指的是通过对通过拍摄压电陶瓷所获得的拍摄图像执行图像处理所获得的等效圆直径的平均值。平均值可以是体积平均或数量平均，但优选数量平均。
这里使用的“最大等效圆直径”指的是通过对通过拍摄压电陶瓷所获得的拍摄图像执行图像处理所获得的等效圆直径的最大值。
晶粒的平均等效圆直径为大于或等于500nm且小于或等于5μm是优选的。当平均等效圆直径小于500nm时，密度会下降，使得不能获得充分的压电特性。另外，当平均等效圆直径大于5μm时，机械强度会劣化。
并且，晶粒的最大等效圆直径为大于或等于5μm且小于或等于10μm是优选的。当平均等效圆直径小于5μm时，密度会下降，使得不能获得充分的压电特性。另外，当平均等效圆直径大于10μm时，机械强度会劣化。
另外，本发明的压电材料的制造方法不被特别限制。
当产生陶瓷时，能够采用在正常压力下烧结氧化物、碳酸盐、硝酸盐和草酸盐等的固体粉末的一般方法。另外，能够使用切割烧结的陶瓷并重叠它们以使它们被粘接的方法或使陶瓷粉末呈片状并重叠它们使得实现多层结构的流延(tape casting)方法。
原料由诸如钡(Ba)化合物、钛(Ti)化合物、铋(Bi)化合物、铁(Fe)化合物、镁(Mg)化合物、镍(Ni)化合物、锌(Zn)化合物和V化合物的金属化合物制成。
可使用的Ba化合物的示例包含氧化钡、碳酸钡、草酸钡、乙酸钡、硝酸钡和钛酸钡。
可使用的Ti化合物的示例包含氧化钛。
可使用的Bi化合物的示例包含氧化铋和硝酸铋。
可使用的Fe化合物的示例包含氧化铁、氯化铁和硝酸铁。
可使用的Mg化合物的示例包含氧化镁、草酸镁、氯化镁和碳酸镁。
可使用的Ni化合物的示例包含氧化镍、硝酸镍、氯化镍和草酸镍。
可使用的Zn化合物的示例包含氧化锌、氯化锌、硝酸锌和草酸锌。
可使用的V化合物的示例包含诸如V2O5和V2O3的氧化钒和三氯氧化钒。
另外，烧结方法不被特别限制。烧结方法的示例包含使用电炉的烧结方法、电加热方法、微波烧结方法、毫米波烧结方法和热等静压(HIP)方法。
烧结温度不被限制，但希望它是可充分形成压电陶瓷中的微晶的温度。优选的烧结温度为大于或等于800℃且小于或等于1150℃，更优选为大于或等于900℃且小于或等于1030℃。在上述范围的温度下烧结的压电陶瓷呈现良好的压电特性。
为了使通过烧结处理获得的压电陶瓷的特性稳定，使烧结温度在上述范围中维持恒定以执行烧结处理大约1小时或更多且小于或等于24小时是优选的。烧结的压电陶瓷的相对密度优选为大于或等于90％，更优选为大于或等于95％。这是因为，当相对密度小于90％时，压电陶瓷的相对介电常数明显下降，并且机械强度也下降。用于增加相对密度的手段的示例包含掺杂锰或铜的方法和使用流延方法以制作坯(compact)的方法。
以下，描述使用本发明的压电材料的压电元件。
图2是示出根据本发明的实施例的压电元件的配置的示意图。根据本发明的压电元件是包含至少第一电极1、压电材料部分2和第二电极3的压电元件，并且形成压电材料部分2的压电材料是本发明的压电材料。
可通过形成包含至少第一电极和第二电极的压电元件来评价本发明的压电材料的压电特性。第一电极和第二电极分别由具有大约5nm～2000nm的厚度的导电层形成。其材料不被特别限制，并且仅需要是一般用于压电元件的材料。其示例可包含诸如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag和Cu的金属及其化合物。
第一电极和第二电极中的每一个可由一种类型的这些材料形成，或者可通过层叠两种或更多种类型的这些材料获得。第一电极和第二电极可分别由不同的材料形成。
第一电极和第二电极的制造方法不被限制。可通过烘焙金属糊(paste)或通过溅射、气相沉积等形成第一电极和第二电极。另外，第一电极和第二电极均可以希望的形状被构图以供使用。
压电元件具有沿某一方向对准的自发极化轴是更优选的。当自发极化轴沿某一方向对准时，压电元件的压电常数增加。
压电元件的极化方法不被特别限制。可在空气中执行或者可在油中执行极化处理。执行极化的温度优选为60℃～160℃的温度。然而，最佳条件根据构成元件的压电材料的组成稍微变化。为了执行极化处理而施加的电场优选为等于或高于材料的矫顽场，并且具体为1～5kV/mm。
可基于日本电子情报技术产业协会(Japan Electronics and InformationTechnology Industries Association)的标准(JEITA EM-4501)、从利用市售的阻抗分析仪获得的谐振频率和反谐振频率的测量结果、通过计算来确定压电元件的压电常数和机电品质因素。以下，该方法被称为谐振-反谐振方法。
下面，描述使用本发明的压电材料的多层压电元件。
根据本发明的多层压电元件是包含交替层叠的压电材料层和包含内部电极的电极的多层压电元件，其中，压电材料层由本发明的压电材料形成。
图3A和图3B分别是示出根据本发明的实施例的多层压电元件的配置的示意性截面图。根据本发明的多层压电元件是包含压电材料层54和包含内部电极55的电极的多层压电元件，压电材料层和分层电极交替层叠，其中，压电材料层54由上述压电材料形成。除了内部电极55以外，电极可包含诸如第一电极51和第二电极53的外部电极。
图3A示出本发明的多层压电元件的配置，其中，两层的压电材料层54和一层的内部电极55交替层叠，并且多层结构被夹在第一电极51与第二电极53之间。然而，如图3B所示，压电材料层和内部电极的数量可增加，并且层数不被限制。图3B的多层压电元件具有这样的配置：九层的压电材料层504和八层的内部电极505交替层叠，并且多层结构被夹在第一电极501与第二电极503之间，并且具有用于使交替形成的内部电极短路的外部电极506a和外部电极506b。
内部电极55、505和外部电极506a、506b不需要在尺寸和形状上与压电材料层54、504相同，并且可以分成多个部分。
内部电极55、505和外部电极506a、506b由具有大约5nm～2000nm的厚度的导电层形成。其材料不被特别限制，并且仅需要是一般用于压电元件的材料。其示例可包含诸如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag和Cu的金属及其化合物。内部电极55、505和外部电极506a、506b可由其一种类型形成，可由其两种或更多种类型的混合物或合金形成，或者可由其两种或更多种类型的多层体形成。并且，多个电极可分别由彼此不同的材料形成。从电极材料廉价的观点来看，内部电极55、505含有Ni和Cu中的至少任一种类型是优选的。当对于内部电极55、505使用Ni和Cu中的至少任一种类型时，本发明的多层压电元件优选在还原气氛中被烧制。
在本发明的多层压电元件中，内部电极含有Ag和Pd，并且Ag的含量重量(contentweight)M1与Pd的含量重量M2之间的重量比M1/M2优选为1.5≤M1/M2≤9.0，更优选为2.3≤M1/M2≤4.0。不希望重量比M1/M2为小于1.5的情况，原因是内部电极的烧结温度增加。另一方面，不希望重量比M1/M2为大于9.0的情况，原因是内部电极变为岛状(island-shaped)，从而导致面内不均匀性。
如图3B所示，出于使驱动电压的相位均匀的目的，包含内部电极505的多个电极可彼此短路。例如，存在给定的这样的配置：内部电极505、第一电极501和第二电极503交替短路。并且，电极彼此短路的模式不被限制。可在多层压电元件的侧表面上设置用于短路的电极或布线。可替代地，可通过设置穿过压电材料层504的通孔并在通孔内部设置导电材料来使电极彼此短路。
下面，描述使用本发明的压电材料的多层压电元件的制造方法。
根据本发明的多层压电元件的制造方法包含：使含有至少Na、Ba、Li、Nb、Ti和Cu的金属化合物粉末分散以制备浆料的步骤(A)；从浆料获得坯的步骤(B)；在坯上形成电极的步骤(C)；和烧结其中含有金属化合物粉末的坯和电极交替层叠的坯以产生多层压电元件的步骤(D)，其中，步骤(D)中的烧结的温度为1200℃或更小。金属氧化物粉末可含有铜。这里使用的粉末旨在意指固体粒子的聚集体。聚集体可以是同时含有Ba、Na、Li、Ti、Nb和Cu的粒子的聚集体，或者可以是含有任何元素的多种类型的粒子的聚集体。
步骤(A)中的金属化合物粉末的示例可包含Ba化合物、Na化合物、Li化合物、Ti化合物、Nb化合物和Cu化合物的粉末。
可使用的Na化合物的示例包含碳酸钠和铌酸钠。
可使用的Ba化合物的示例包含Ba的氧化物、碳酸盐、草酸盐、乙酸盐、硝酸盐和钛酸盐。
可使用的Li化合物的示例包含碳酸锂和铌酸锂。
可使用的Ti化合物的示例包含氧化钛和钛酸钡。
可使用的Nb化合物的示例包含氧化铌和铌酸钠。可使用的Cu化合物的示例包含铜(I)氧化物、铜(II)氧化物、碳酸铜、铜(II)乙酸盐和草酸铜。
例示步骤(A)中的浆料的制备方法。相对于金属化合物粉末以1.6～1.7倍的重量添加溶剂，然后混合。作为溶剂，例如，可以使用甲苯、乙醇、甲苯和乙醇的混合溶剂、n-乙酸丁酯或水。这些成分在球磨机中被混合24小时。然后，添加粘结剂和增塑剂。粘结剂的示例包含聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和丙烯酸树脂。当PVB被用作粘结剂时，对溶剂和PVB进行称重，使得它们之间的重量比是例如88:12。增塑剂的示例包含癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯。当邻苯二甲酸二丁酯被用增塑剂时，相等重量的邻苯二甲酸二丁酯和粘结剂被称重。然后，隔夜再次执行球磨机中的混合。溶剂和粘结剂的量被调整，使得浆料的粘度为300～500mPa·s。
步骤(B)中的坯是金属化合物粉末、粘结剂和增塑剂的片状混合物。作为在步骤(B)中获得坯的方法，例如，存在给定的片成形。例如，可对片成形利用刮刀方法。刮刀方法是形成片状坯的方法，其涉及利用刮刀将浆料施加到基材上并且使施加的浆料干燥。作为基材，例如，可以使用PET膜。希望利用氟涂敷其上施加浆料的PET膜的表面，原因是该涂敷有利于坯的剥离。干燥可以是自然干燥或热风干燥。坯的厚度不被特别限制，并且可根据多层压电元件的厚度调整。可通过例如增加浆料的粘度来增加坯的厚度。
步骤(C)中的电极即内部电极505和外部电极506a、506b的制造方法不被限制。电极可通过烘焙金属糊形成，或者可通过例如溅射、气相沉积或印刷方法形成。出于降低驱动电压的目的，在一些情况降低压电材料层504的厚度和节距间隔(pitch interval)。在这种情况下，选择涉及形成包含对于压电材料层504和内部电极505的前体(precursor)的多层体并然后同时烧制多层体的处理。在这种情况下，需要在烧结压电材料层504所需要的温度下没有经历变形和导电性劣化的内部电极材料。对于内部电极505和外部电极506a、506b，可使用与Pt相比具有低的熔点的廉价金属，诸如Ag、Pd、Au、Cu或Ni，或其合金。在这一点上，可在多层体的烧制之后设置外部电极506a、506b。在这种情况下，除了Ag、Pd、Cu或Ni以外，可以使用Al或碳基电极材料。
形成电极的方法希望是丝网印刷方法。丝网印刷方法是涉及在设置于基材上的坯上设置丝网印刷板并且从丝网印刷板上方利用铲施加金属糊的方法。在丝网印刷板的至少一部分上形成丝网。因此，其上形成丝网的部分处的金属糊被施加到坯上。丝网印刷板中的丝网希望具有在其中形成的图案。可通过使用金属糊将图案转印到坯上来将电极构图到坯上。
电极在步骤(C)中形成并然后从基材剥离。然后，坯的一个或多个片被层叠并经受压缩接合(compress bonding)。作为压缩接合的方法，存在给定的单轴压制、冷等静压和热等静压。热等静压是被希望的，原因是可各向同性且均匀地施加压力。希望在压缩接合期间将坯加热到粘结剂的玻璃转变温度附近，原因是可实现更满意的压缩接合。坯的多个片可被层叠并且经受压缩接合以便实现希望的厚度。例如，坯的10～100个片可被层叠并然后经受涉及在50～80℃下沿层叠方向施加10～60MPa的压力10秒～10分钟的热压缩结合，以由此层叠坯的片。并且，可通过在电极上放置对准标记来以良好的精度对准和层叠坯的多个片。应当意识到，也可通过设置用于在坯中定位的通孔来以良好的精度层叠坯的多个片。
在步骤(D)中，烧结的温度为1200℃或更小是合适的，原因是可以使用与Pt相比具有低的熔点和低的成本的金属，诸如Ag、Pd、Au、Cu或Ni，或其合金。当对于电极使用Ni或Cu时，步骤(D)中的烧结优选在还原气氛中执行。
在根据本发明的多层压电元件的制造方法中，浆料含有至少钙钛矿型金属氧化物(其含有Ba、Na、Li、Ti、Nb和Cu)是优选的。钙钛矿型金属氧化物的示例包含铌酸钠和钛酸钡。浆料可含有Cu。在这种情况下，可以使用铜(I)氧化物或铜(II)氧化物。
浆料含有氧化铜是合适的，原因是在烧结期间促进晶粒生长，从而导致烧结体的密度增加。
图4A和图4B是示出根据本发明的实施例的液体排出头的配置的示意图。如图4A和图4B所示，本发明的液体排出头是包含本发明的压电元件101的液体排出头。压电元件101是包含至少第一电极1011、压电材料1012和第二电极1013的压电元件。压电材料1012如图4B所示的那样根据需要被构图。
图4B是液体排出头的示意图。液体排出头包含喷射端口105、单独液体室102、用于连接单独液体室102和喷射端口105的连通孔106、液体室隔壁104、共用液体室107、振动膜片(diaphragm)103和压电元件101。在图4B中具有矩形形状的压电元件101中的每一个可具有矩形以外的形状，诸如椭圆形、圆形或平行四边形。一般地，压电材料1012分别具有符合单独液体室102的形状的形状。
参照图4A详细描述包含在本发明的液体排出头中的压电元件101的附近。图4A是图4B所示的液体排出头的宽度方向的压电元件的截面图。示为矩形形状的压电元件101的截面形状可以是梯形或倒梯形。在图4A中，第一电极1011被用作下部电极，而第二电极1013被用作上部电极。然而，第一电极1011和第二电极1013的布置不限于上述情况。例如，第一电极1011可被用作下部电极，或者可被用作上部电极。类似地，第二电极1013可被用作上部电极，或者可被用作下部电极。另外，可在振动膜片103与下部电极之间存在缓冲层108。
注意，名称上的这些差异是由设备的制造方法导致的，并且可在任何情况下获得本发明的有利效果。
在液体排出头中，振动膜片103由于压电材料1012的膨胀和收缩而垂直波动以变为振动单元。该振动单元向单独液体室102中的液体施加压力。作为结果，液体从喷射端口105排出。本发明的液体排出头可在打印机应用或电子装置的制造中被使用。
振动膜片103具有大于或等于1.0μm到小于或等于15μm，优选为大于或等于1.5μm到小于或等于8μm的厚度。不被限制的振动膜片的材料优选为Si。用于振动膜片的Si可掺杂有B或P。另外，振动膜片上的缓冲层和电极层可用作振动膜片的一部分。
缓冲层108具有大于或等于5nm到小于或等于300nm，优选为大于或等于10nm到小于或等于200nm的厚度。
喷射端口105的尺寸在等效圆直径方面为大于或等于5μm到小于或等于40μm。喷射端口105的形状可以为圆形，或者可以为星形、方形或三角形。
下面，描述本发明的液体排出设备。本发明的液体排出设备包含液体排出头和记录介质的传送部分。
作为本发明的液体排出设备的示例，存在图5和图6所示的喷墨记录装置。图6示出在其护套882～885和887被去除的状态下的图5所示的液体排出设备(喷墨记录装置)881。喷墨记录装置881包含用于将作为记录介质的记录片材自动馈送到设备主体896中的自动馈送器897。并且，喷墨记录装置881包含用于将从自动馈送器897馈送的记录片材引导到预定的记录位置并从记录位置引导到排出端口898的传送部分899、用于对传送到记录位置的记录片材执行记录的记录单元891和用于对记录单元891执行恢复处理的恢复单元890。记录单元891包含含有本发明的液体排出头并在轨道上往复的滑架892。
在该喷墨记录装置中，滑架892基于从计算机发送的电信号在轨道上移动，并且向夹着压电材料的电极施加驱动电压，使得压电材料位移。压电材料的这种位移经由图4B所示的振动膜片103对各单独液体室102加压，并由此从喷射端口105排出墨以便执行打印。本发明的液体排出设备可以高的速度均匀地排出液体，并由此可使设备小型化。
在上述示例中，例示了打印机。然而，本发明的液体排出设备可被用作诸如包含传真机、多功能外设和复印机等的喷墨记录装置的打印设备或用作物体的绘制装置或工业液体排出设备。
下面，描述使用本发明的压电元件的超声马达。
图7A和图7B是示出根据本发明的实施例的超声马达的配置的示意图。
图7A示出本发明的压电元件由单个板形成的超声马达。超声马达包含作为振动部件的振荡器(oscillator)201、作为通过从加压弹簧(未示出)施加的压力与振荡器201的滑动表面接触的转子的转子202和被设置为与转子202一体化的输出轴203。振荡器201由金属弹性环2011、本发明的压电元件2012和用于将压电元件2012与弹性环2011接合的有机粘接剂2013(诸如基于环氧或氰基丙烯酸酯的粘接剂)形成。本发明的压电元件2012由夹在第一电极(未示出)和第二电极(未示出)之间的压电材料形成。
向本发明的压电元件施加在相位上彼此相差π/2的两个交流电压导致在振荡器201中产生屈曲行波，由此振荡器201的滑动表面上的每个点经历椭圆运动。当转子202与振荡器201的滑动表面压力接触时，转子202接收来自振荡器201的摩擦力以沿与屈曲行波相反的方向旋转。被驱动体(未示出)与输出轴203结合，并且通过转子202的旋转力被驱动。
向压电材料施加电压导致压电材料由于横向压电效应而膨胀和收缩。当诸如金属的弹性体与压电元件结合时，弹性体通过压电材料的膨胀和收缩而弯曲。这里描述的类型的超声马达利用这种原理。
下面，在图7B中示出包含具有多层结构的压电元件的超声马达。振荡器204由夹在管状金属弹性体2041之间的多层压电元件2042形成。多层压电元件2042是由多个层叠的压电材料(未示出)形成的元件，并且包含其叠层外表面上的第一电极和第二电极以及其叠层内表面上的内部电极。金属弹性体2041利用螺栓紧固，使得压电元件2042可夹在这些体之间并且通过这些体固定。由此，形成振荡器204。
向压电元件2042施加在相位上彼此不同的交流电压使振荡器204激励彼此正交的两个振动。两个振动合成以形成用于驱动振荡器204的尖端部分的圆振动。注意，在振荡器204的上部形成受限环形槽以扩大用于驱动的振动的位移。
转子205在来自用于加压的弹簧206的压力下与振荡器204接触以获得用于驱动的摩擦力。转子205被轴承可旋转地支撑。
下面，描述本发明的光学装置。本发明的光学装置包含驱动单元，该驱动单元包含超声马达。
图8A和图8B是根据本发明的示例性实施例的作为图像拾取设备的示例的单镜头反射照相机的可互换透镜镜筒的主要部分的截面图。另外，图9是根据本发明的示例性实施例的作为图像拾取设备的示例的单镜头反射照相机的可互换透镜镜筒的分解透视图。固定镜筒712、直线引导(linear guide)镜筒713和前单元镜筒714被固定到照相机的快速拆卸支架(mount)711。这些是可互换透镜镜筒的固定部件。
聚焦透镜702的光轴方向的直线引导槽713a形成在直线引导镜筒713上。沿径向向外突出的凸轮辊(roller)717a和717b经由轴向螺杆718固定到支撑聚焦透镜702的后单元镜筒716，并且，凸轮辊717a装配在直线引导槽713a中。
凸轮环715以可旋转的方式装配在直线引导镜筒713的内周上。由于固定到凸轮环715的辊719装配在直线引导镜筒713的环形槽713b中，因此沿光轴方向的直线引导镜筒713与凸轮环715之间的相对移动受到限制。聚焦透镜702的凸轮槽715a形成在凸轮环715上，并且上述凸轮辊717b同时装配在凸轮槽715a中。
在固定镜筒712的外周侧，在相对于固定镜筒712的恒定位置处以可旋转的方式设置由滚球座圈727支撑的旋转传动环720。旋转传动环720具有从旋转传动环720径向延伸的轴720f，并且辊722以可旋转的方式被轴720f支撑。辊722的大直径部分722a与手动聚焦环724的支架侧端面724b接触。另外，辊722的小直径部分722b与结合部件729接触。六个辊722以均匀的间隔被设置在旋转传动环720的外周上，并且每个辊以上述关系设置。
低摩擦片(垫圈部件)733被设置在手动聚焦环724的内径部分上，并且该低摩擦片被夹在固定镜筒712的支架侧端面712a与手动聚焦环724的前侧端面724a之间。另外，低摩擦片733的外径表面以环状形成以便沿圆周装配在手动聚焦环724的内径部分724c上。并且，手动聚焦环724的内径部分724c沿圆周装配在固定镜筒712的外径部分712b上。低摩擦片733具有降低旋转环机构中的摩擦的作用，在该旋转环机构中，手动聚焦环724围绕光轴相对于固定镜筒712旋转。
注意，在通过将超声马达725压向到透镜的前部的波形垫圈726的加压力施加压力的状态下，辊722的大直径部分722a与手动聚焦环的支架侧端面724a接触。另外，类似地，在通过将超声马达725压向透镜的前部的波形垫圈726的加压力施加适当的压力的状态下，辊722的小直径部分722b与结合部件729接触。通过利用插销节与固定镜筒712连接的垫圈732，波形垫圈726沿支架方向的移动被限制。由波形垫圈726产生的弹簧力(偏置力)被传输到超声马达725，并进一步传输到辊722，以成为用于手动聚焦环724按压固定镜筒712的支架侧端面712a的力。换句话说，在手动聚焦环724经由低摩擦片733被压向固定镜筒712的支架侧端面712a的状态下，该手动聚焦环724成为一体。
因此，当控制单元(未示出)驱动超声马达725以相对于固定镜筒712旋转时，由于结合部件729通过摩擦与辊722的小直径部分722b接触，因此辊722围绕轴720f旋转。作为辊722围绕轴720f旋转的结果，旋转传动环720围绕光轴旋转(自动聚焦操作)。
另外，当手动操作输入部分(未示出)给予手动聚焦环724围绕光轴的旋转力时，由于手动聚焦环724的支架侧端面724b通过压力与辊722的大直径部分722a接触，因此辊722通过摩擦力围绕轴720f旋转。当辊722的大直径部分722a围绕轴720f旋转时，旋转传动环720围绕光轴旋转。在这种情况下，由于转子725c与定子725b之间的摩擦保持力，超声马达725不旋转(手动聚焦操作)。
两个聚焦键728以相对的位置被安装到旋转传动环720，并且聚焦键728被装配到设置在凸轮环715的尖端上的缺口部分715b。因此，当执行自动聚焦操作或手动聚焦操作使得旋转传动环720围绕光轴旋转时，旋转力经由聚焦键728传输到凸轮环715。当凸轮环围绕光轴旋转时，其旋转受凸轮辊717a和直线引导槽713a限制的后单元镜筒716通过凸轮辊717b沿着凸轮环715的凸轮槽715a前后移动。因此，聚焦透镜702被驱动，并且聚焦操作被执行。
在这种情况下，以上作为本发明的光学装置描述了用于单镜头反射照相机的可互换透镜镜筒，但是，不管照相机的类型如何，本发明均可被应用到在驱动单元中包含超声马达的任何光学装置，包含紧凑型照相机、电子静物照相机和具有照相机的个人数字助理等。
用于传送或去除粒子、粉末或液滴的振动设备被广泛用于电子装置等。
下面，作为本发明的振动设备的示例，描述使用本发明的压电元件的尘埃去除设备。
图10A和图10B是示出根据本发明的实施例的尘埃去除设备的示意图。尘埃去除设备310由包含板状压电元件330和振动膜片320的振动部件形成。振动膜片320的材料不被限制。在尘埃去除设备310被用于光学装置的情况下，透明材料或反射材料可以被用作振动膜片320的材料。
图11A～11C是示出图10A和图10B所示的压电元件330的配置的示意图。图11A和图11C分别示出压电元件330的前表面配置和后表面配置。图11B示出侧表面配置。如图11A～11C所示，压电元件330包含压电材料331、第一电极332和第二电极333。第一电极332和第二电极333被设置为在压电材料331的板平面上彼此相对。图11C所示的压电元件330的其上设置第一电极332的前平面被称为第一电极平面336。图11A所示的压电元件330的其上设置第二电极333的前平面被称为第二电极平面337。
在这种情况下，本发明中的电极平面意指压电元件的其上设置电极的平面。例如，如图11A～11C所示，第一电极332可延伸绕到第二电极平面337。
如图10A和图10B所示，关于压电元件330和振动膜片320，振动膜片320的板表面固定到压电元件330的第一电极平面336。当压电元件330被驱动时，在压电元件330与振动膜片320之间产生应力，使得在振动膜片中产生面外振荡。本发明的尘埃去除设备310是通过振动膜片320的面外振荡去除粘附到振动膜片320的表面的诸如尘埃的异物的设备。面外振荡意指振动膜片沿光轴方向即沿振动膜片的厚度方向位移的弹性振荡。
图12A和图12B是示出本发明的尘埃去除设备310的振动原理的示意图。图12A示出向一对左右压电元件330施加具有相同的相位的交流电场使得在振动膜片320中产生面外振荡的状态。形成一对左右压电元件330的压电材料的极化方向与压电元件330的厚度方向相同，并且尘埃去除设备310通过第七振荡模式驱动。图12B示出向一对左右压电元件330施加具有相差180度的相反相位的交流电压使得在振动膜片320中产生面外振荡的状态。尘埃去除设备310通过第六振荡模式驱动。本发明的尘埃去除设备310是可通过选择性地使用至少两种振荡模式来有效地去除粘附到振动膜片的表面的尘埃的设备。
下面，描述本发明的图像拾取设备。本发明的图像拾取设备是包含至少尘埃去除设备和图像拾取元件单元的图像拾取设备。尘埃去除设备的振动部件和图像拾取元件单元的光接收平面顺次设置在同一轴上。图13和图14是示出作为根据本发明的示例性实施例的图像拾取设备的示例的数字单镜头反射照相机的示图。
图13是从物体侧观看到的照相机主体601的前侧透视图，其中，成像透镜单元被去除。图14是示出照相机的内部示意性配置以用于描述本发明的尘埃去除设备和图像拾取单元400的周边结构的分解透视图。
用于引导已穿过成像透镜的成像光束的镜箱605被设置在照相机主体601中，并且主镜(快速返回镜)606被设置在镜箱605中。主镜606可采取包含以下状态的状态中的一种：为了沿到达五角屋脊镜(未示出)的方向引导成像光束而相对于成像光轴以45度的角度被支撑的状态；和为了沿到达图像拾取元件(未示出)的方向引导成像光束而从成像光束撤回的状态。
在要成为照相机主体的骨架的主体机架300的物体侧，从物体侧依次设置镜箱605和快门单元200。另外，在主体机架300的拍摄者侧，设置图像拾取单元400。图像拾取单元400被调整和设置，使得图像拾取元件的成像表面与安装部分602的安装表面平行以成为用于以预定的距离安装成像透镜的基准。
在这种情况下，以上作为本发明的图像拾取设备描述了数字单镜头反射照相机，但是，设备例如可以是具有可互换成像透镜单元的照相机，诸如没有镜箱605的无镜数字单镜头照相机。另外，本发明可被应用于各种类型的图像拾取设备或包含图像拾取设备的电子和电气设备，诸如具有可互换成像透镜单元的视频照相机、复印机、传真机和扫描仪，特别是需要去除粘附到光学组件的表面的尘埃的设备。
下面，描述本发明的电子装置。本发明的电子装置包含压电声学组件，该压电声学组件包含压电元件或多层压电元件。作为压电声学组件，存在扬声器、蜂鸣器、麦克风和表面声波(SAW)元件。
图15是从前部观看到的作为根据本发明的示例性实施例的电子装置的示例的数字照相机的主体931的总体透视图。在主体931的前表面，设置光学装置901、麦克风914、频闪光发射单元909和填充光单元916。由于麦克风914被安装在主体中，因此麦克风914由虚线示出。在麦克风914的前部，存在被设置用于收集外部声音的孔形状。
电源按钮933、扬声器912、变焦杆932和用于执行聚焦操作的释放按钮908被设置在主体931的顶部表面上。扬声器912被安装在主体931中，并由虚线示出。在扬声器912的前部，存在被设置用于向外面传输声音的孔形状。
本发明的压电声学部件被用于麦克风914、扬声器912和表面声波元件中的至少一个。
在这种情况下，作为本发明的电子装置，以上描述了数字照相机，但本发明也可被应用于各种类型的包含压电声学组件的电子装置，诸如声音再现设备、声音记录设备、移动电话或信息终端。
如上所述，本发明的压电元件适合应用于液体排出头、超声马达和尘埃去除设备。
本发明提供可实现高压电性能和高居里温度二者的新颖的压电材料。注意，本发明的压电材料可在诸如电容器的材料、存储器的材料和传感器的材料的各种应用(这些应用利用压电材料的作为电介质的特征)中被使用。
通过使用本发明的压电材料，能够提供与使用含有铅的压电材料的情况相比具有相同或更高的喷嘴密度和排出能力的液体排出头。
通过使用本发明的压电材料，能够提供与使用含有铅的压电材料的情况相比具有相同或更高的驱动力和耐久性的超声马达。
通过使用本发明的压电材料，能够提供与使用含有铅的压电材料的情况相比具有相同或更高的尘埃去除效率的尘埃去除设备。
通过使用本发明的尘埃去除设备，能够提供与使用含有铅的压电元件的情况相比具有相同或更高的尘埃去除功能的图像拾取设备。
通过使用本发明的包含压电元件或多层压电元件的压电声学组件，能够提供与使用含有铅的压电元件的情况相比具有相同或更高的声音产生性能的电子装置。
本发明的压电材料可在如超声振荡器、压电致动器、压电传感器和铁电存储器以及液体排出头和马达的设备中被使用。
示例
(V掺杂BaTiO3-BiFeO3-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3的示例)
(示例1～4和比较例1～4)
(制造方法)
使用钛酸钡(由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.制造：粒径：100nm)、氧化铋(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.999％)、氧化铁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化镁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化钛(由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造：纯度：99.9％)和氧化钒(V2O5，由Kojundo ChemicalLaboratory Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)作为原料。原料被称重以便实现表1的每个组成，并且通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中湿混合24小时，接着在80℃下干燥。混合粉末在750℃～900℃的温度下煅烧6小时。
煅烧的粉末被粉碎并通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中再次被湿混合16小时。然后，以2质量％添加作为粘结剂的聚乙烯醇(PVA)，并且这些成分在球磨机中混合1小时，接着在80℃下干燥，以产生粒化粉末。
然后，得到的粒化粉末被粉碎，并且利用250μm的网筛经受粒子尺寸选择。在粒子尺寸选择之后获得的粉末被填充到模子中，并在200MPa的压力下单轴加压以产生具有10mm的直径的圆盘状坯。
然后，得到的坯在700℃下被加热10小时以去除粘结剂，并在800℃～1000℃下被烧制6小时以产生由本发明的压电材料形成的烧结体。然后，得到的烧结体被抛光以便具有0.4mm的厚度。
结构评价
抛光烧结体的组成通过X射线荧光分析(XRF)来评价，其中，校准曲线通过使用利用ICP质谱分析评价的组成已知的样品来准备。
烧结体的晶体结构通过X射线衍射(XRD)的2θ-θ测量来评价。
烧结体的密度通过阿基米德(Archimedes)方法来评价。相对密度被确定为测量的密度与从XRD的晶体结构分析确定的理论密度的比。
烧结体的晶粒的平均等效圆直径和最大等效圆直径利用扫描电子显微镜(SEM)观察，并且平均等效圆直径被确定为数量平均。
电气特性评价
为了评价抛光烧结体的电气特性，烧结体被处理成具有0.4mm的厚度、4mm的长度和1.5mm的宽度的条带(strip)形状，并且在烧结体的前后表面上均形成银电极以产生本发明的压电元件。
压电特性通过从电场-应变曲线中的电场和应变的斜率确定压电常数d33 *来评价。作为应变的值，采用在60kV/cm下施加0.1Hz的AC电场时的值，并且压电常数被计算。
并且，居里温度从介电常数的温度依赖性的峰值位置确定。介电常数的温度依赖性通过以3℃/min的温度增加率每10℃在1MHz处测量介电常数来确定。
介电击穿电场被测量作为当施加2kV/cm或更大的DC电场1分钟且电场以2kV/cm的增量增加时导致介电击穿的电场。
结果总结在表1中。在表中，“组成”栏中的x、y和z分别代表BaTiO3、BiFeO3和Bi(Mg0.5Ti0.5)O3的摩尔比。V代表每mol的BaTiO3-BiFeO3-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3掺杂的V的量(mol)。在“晶体结构”栏中，仅存在钙钛矿型结构和存在第二相分别被表达为符号“○”和“×”。
X射线荧光分析的结果揭示：即使在烧结之后，称重的组成也被保持。
在结构评价中，使用X射线衍射的结构分析(2θ-θ测量)揭示：除比较例4以外，晶体结构仅为钙钛矿型结构。在这一点上，图16示出示例4和比较例1、3和4的X射线衍射图案。在该图中，向下的箭头表示在立方钙钛矿结构中出现的衍射峰，而向上的箭头表示在菱面体钙钛矿结构中出现的衍射峰。在满足图1的组成区域的示例4和比较例1中，不管存在或不存在V掺杂，晶体结构都仅为钙钛矿型结构。然而，在存在和不存在V掺杂之间在介电击穿电场上存在大的差异。在不存在V掺杂的情况下，在相对小的DC电场强度下发生介电击穿。另一方面，落入本发明的范围内的V掺杂烧结体呈现满意的绝缘特性，诸如对于80kV/cm或更大的DC电场呈现几分钟到几十分钟或更多的耐性。并且，V掺杂烧结体具有良好的绝缘特性，并由此呈现高达d33 *＝400pm/V的压电性能。类似地，示例1、2和3的烧结体也呈现可施加70kV/cm或更大的高DC电场几分钟到几十分钟或更多的高绝缘特性并且呈现高达d33 *＝300pm/V或更大的压电性能。在所有的情况下，居里温度为200℃或更大。并且，在示例的样品中，晶粒的平均等效圆直径落入大于或等于0.5μm且小于或等于5.0μm的范围内，并且晶粒的最大等效圆直径落入大于或等于5.2μm且小于或等于9.8μm的范围内。
没有落入本发明的范围内的比较例3是单独的(alone)BiFeO3并且呈现菱面体钙钛矿结构。类似地，没有落入本发明的范围内的比较例4每mol的BiFeO3具有掺杂的0.0050mol的V。如图16所示，比较例中的每一个呈现菱面体钙钛矿结构。然而，不掺杂V的比较例(比较例3)仅具有钙钛矿结构，而在掺杂V的比较例中出现归因于大量的第二相的衍射峰。由于V掺杂而导致的第二相的产生不仅在烧结体中而且在紧接在煅烧之后的粉末中被观察到。单独的BiFeO3原本具有低的绝缘特性，并由此不能向其施加高的电场，结果是不能获得高的压电性能。比较例3呈现如上所述的这种电气特性。在比较例4中，即使当V被掺杂到单独的BiFeO3中时，也没有观察到绝缘特性的提高。因此，没有观察到压电性能的提高，并且产生第二相，结果是呈现甚至低于比较例3中的压电性能的压电性能。
(V掺杂BaTiO3-BiFeO3-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3的示例，第2部分)
(示例5～19和比较例5～10)
(制造方法)
使用钛酸钡(由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.制造：粒径：100nm)、氧化铋(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.999％)、氧化铁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化镁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化钛(由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造：纯度：99.9％)和氧化钒(V2O5，由Kojundo ChemicalLaboratory Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)作为原料。原料被称重以便实现表2的每个组成，并且通过与示例1～4中的方法相同的方法产生烧结体。
结构评价
通过与示例1～4中的那些方法相同的方法对于抛光烧结体的组成、晶体结构、密度以及晶粒的平均等效圆直径和最大等效圆直径评价抛光烧结体。
电气特性评价
通过与示例1～16中的那些方法相同的方法对于抛光烧结体的电气特性评价抛光烧结体。然而，在这一方面，在介电击穿电场的评价中，为了有效且快速地执行评价，增加电场增量。
结果总结在表2中。在表中，“组成”栏中的x、y和z分别代表BaTiO3、BiFeO3和Bi(Mg0.5Ti0.5)O3的摩尔比。V代表每摩尔的BaTiO3-BiFeO3-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3掺杂的V的量(mol)。在“晶体结构”栏中，仅存在钙钛矿型结构和存在第二相分别被表达为符号“○”和“×”。为了快速地执行测量，在增加电场增量的同时测量介电击穿电场，由此，代替如表1所示的数值，50kV/cm或更大的情况被表达为符号“○”，大于或等于5kV/cm且小于50kV/cm的情况被表达为符号“Δ”，并且小于5kV/cm的情况被表达为符号“×”。
X射线荧光分析的结果揭示：即使在烧结之后，称重的组成也被保持。
在结构评价中，使用X射线衍射的结构分析(2θ-θ测量)揭示：除比较例10以外，晶体结构仅为钙钛矿型结构。示例的样品呈现满意的绝缘特性，诸如对于50kV/cm或更大的DC电场呈现几分钟到几十分钟或更多的耐性。另外，示例的样品呈现高达d33 *＝110pm/V或更大的压电性能，并具有200℃或更大的居里温度。并且，在示例的样品中，晶粒的平均等效圆直径落入大于或等于0.5μm且小于或等于5.0μm的范围内，并且晶粒的最大等效圆直径落入大于或等于5.2μm且小于或等于9.8μm的范围内。
(Mn掺杂BaTiO3-BiFeO3-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3的示例)
(比较例11～13)
(制造方法)
使用钛酸钡(由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.制造：粒径：100nm)、氧化铋(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.999％)、氧化铁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化镁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化钛(由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造：纯度：99.9％)和碳酸锰(由Kojundo ChemicalLaboratory Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)作为原料。原料被称重以便实现表3的每个组成，并且通过与示例1～4中的方法相同的方法产生烧结体。
结构评价
通过与示例1～19中的那些方法相同的方法对于抛光烧结体的组成、晶体结构、密度以及晶粒的平均等效圆直径和最大等效圆直径评价抛光烧结体。
电气特性评价
通过与示例5～19中的那些方法相同的方法对于抛光烧结体的电气特性评价抛光烧结体。
结果总结在表3中。在表中，“组成”栏中的x、y和z分别代表BaTiO3、BiFeO3和Bi(Mg0.5Ti0.5)O3的摩尔比。“Mn量”代表相对于100质量份的BaTiO3-BiFeO3-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3的Mn的质量。在“晶体结构”栏中，仅存在钙钛矿型结构和存在第二相分别被表达为符号“○”和“×”。关于介电击穿电场，50kV/cm或更大的情况被表达为符号“○”，大于或等于5kV/cm且小于50kV/cm的情况被表达为符号“Δ”，并且小于5kV/cm的情况被表达为符号“×”。
X射线荧光分析的结果揭示：即使在烧结之后，称重的组成也被保持。
在结构评价中，使用X射线衍射的结构分析(2θ-θ测量)揭示：晶体结构仅为钙钛矿型结构。在样品中的每一个中，密度满意达94％或更大，晶粒的平均等效圆直径落入大于或等于1.0μm且小于或等于4.2μm的范围内，并且晶粒的最大等效圆直径落入大于或等于5.4μm且小于或等于9.9μm的范围内。在电气特性评价中，压电性能高达d33 *＝110pm/V或更大，并且居里温度为200℃或更大。然而，对于高DC电场的施加的耐性在比较例11、12和13中的每一个中小于50kV/cm。一般地，Mn掺杂的效果在于绝缘特性的提高，并且在上述比较例中，在一定程度上发现针对高AC电场(例如，具有0.1Hz的频率和80kV/cm的幅度的AC电场)的施加的绝缘特性提高效果。然而，关于对于高DC电场的施加的耐性，不能获得与作为V掺杂样品的示例5、8和13的那些特性可比的满意的特性。
(V掺杂BaTiO3-BiFeO3-Bi(Ni0.5Ti0.5)O3的示例)
(示例20～29和比较例14～17)
(制造方法A：通常的烧结方法)
使用钛酸钡(由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.制造：粒径：100nm)、氧化铋(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.999％)、氧化铁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造，纯度：99.9％)、氧化镍(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化钛(由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造：纯度：99.9％)和氧化钒(V2O5，由Kojundo ChemicalLaboratory Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)作为原料。原料被称重以便实现表4的每个组成，并且通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中湿混合24小时，接着在80℃下干燥。混合粉末在750℃～850℃的温度下煅烧6小时。
煅烧的粉末被粉碎并通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中再次被湿混合16小时。随后，混合粉末在80℃下干燥并然后在850℃～900℃的温度下再次被煅烧6小时。然后，以2质量％添加作为粘结剂的PVA，并且这些成分在球磨机中混合1小时，接着在80℃下干燥，以产生粒化粉末。
然后，得到的粒化粉末被粉碎，并且利用250μm的网筛经受粒子尺寸选择。在粒子尺寸选择之后获得的粉末被填充到模子中，并在200MPa的压力下单轴加压以产生具有10mm的直径的圆盘状坯。
然后，得到的坯在500℃下被加热10小时以去除粘结剂，并在950℃～1030℃下被烧制6小时以产生烧结体。然后，得到的烧结体被抛光以便具有0.4mm的厚度。
制造方法B：流延方法
使用钛酸钡(由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.制造：粒径：100nm)、氧化铋(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.999％)、氧化铁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化镍(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化钛(由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造：纯度：99.9％)和氧化钒(V2O5，由Kojundo ChemicalLaboratory Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)作为原料。原料被称重以便实现表4的每个组成，并且通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中湿混合24小时，接着在80℃下干燥。混合粉末在750℃～850℃的温度下煅烧6小时。
煅烧的粉末被粉碎并通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中再次被湿混合16小时。随后，混合粉末在80℃下干燥并然后在850℃～900℃的温度下再次被煅烧6小时。然后，相对于混合粉末以90质量％添加含有55vol％的甲苯和45vol％的乙醇的混合溶液。在混合物中，相对于粉末的量以6质量％分别掺合作为粘结剂的具有400000的重量平均分子量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和增塑剂(邻苯二甲酸二丁酯)。混合物在球磨机中湿混合5小时，以产生浆料。
然后，利用刮刀装置浆料被形成为具有40～45μm的厚度的带形状，接着进行干燥。另外，带被切成2×2cm2的尺寸，并且40片带被层叠并然后在80℃×100kg/cm2(9.8MPa)×10分钟的条件下经受压缩接合以产生具有1.8mm的厚度的坯。
然后，得到的坯在650℃下被加热10小时以去除粘结剂，并在950℃～1030℃下被烧制6小时以产生烧结体。然后，得到的烧结体被抛光以便具有0.4mm的厚度。
结构评价
通过与示例1～19中的那些方法相同的方法对于抛光烧结体的组成、晶体结构、密度以及晶粒的平均等效圆直径和最大等效圆直径评价抛光烧结体。
电气特性评价
通过与示例5～19中的那些方法相同的方法对于抛光烧结体的电气特性评价抛光烧结体。
结果总结在表4中。在表中，“成分”栏中的x、y和z分别代表BaTiO3、BiFeO3和Bi(Ni0.5Ti0.5)O3的摩尔比。V代表每摩尔的BaTiO3-BiFeO3-Bi(Ni0.5Ti0.5)O3掺杂的V的量(mol)。在“晶体结构”栏中，仅存在钙钛矿型结构和存在第二相分别被表达为符号“○”和“×”。为了快速地执行测量，在增加电场增量的同时测量介电击穿电场，由此，代替如表1所示的数值，50kV/cm或更大的情况被表达为符号“○”，大于或等于5kV/cm且小于50kV/cm的情况被表达为符号“Δ”，并且小于5kV/cm的情况被表达为符号“×”。
X射线荧光分析的结果揭示：即使在烧结之后，称重的组成也被保持。
在结构评价中，使用X射线衍射的结构分析揭示：除比较例17以外，晶体结构仅为钙钛矿型结构。示例的样品呈现满意的绝缘特性，诸如对于50kV/cm或更大的DC电场呈现几分钟到几十分钟或更多的耐性。另外，示例的样品呈现高达d33 *＝115pm/V或更大的压电性能，并且具有200℃或更大的居里温度。
结果揭示：在仅具有钙钛矿型结构的样品中的每一个中，密度为90％或更大的相对密度，并且在利用流延方法的情况下，相对密度变得更高(97％或更大)。另外，在示例的样品中，晶粒的平均等效圆直径为大于或等于0.9μm且小于或等于5.0μm，并且晶粒的最大等效圆直径为大于或等于6.1μm且小于或等于9.8μm。
(V掺杂BaTiO3-BiFeO3-Bi(Zn0.5Ti0.5)O3的示例)
(示例30～39和比较例18～21)
(制造方法A：通常的烧结方法)
使用钛酸钡(由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.制造：粒径：100nm)、氧化铋(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.999％)、氧化铁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化锌(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化钛(由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造：纯度：99.9％)和氧化钒(V2O5，由Kojundo ChemicalLaboratory Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)作为原料。原料被称重以便实现表4的每个组成，并且通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中湿混合24小时，接着在80℃下干燥。混合粉末在750℃～850℃的温度下煅烧6小时。
煅烧的粉末被粉碎并通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中再次被湿混合16小时。随后，混合粉末在80℃下干燥并然后在850℃～900℃的温度下再次被煅烧6小时。然后，以2质量％添加作为粘结剂的PVA，并且这些成分在球磨机中混合1小时，接着在80℃下干燥，以产生粒化粉末。
然后，得到的粒化粉末被粉碎，并且利用250μm的网筛经受粒子尺寸选择。在粒子尺寸选择之后获得的粉末被填充到模子中，并在200MPa的压力下单轴加压以产生具有10mm的直径的圆盘状坯。
然后，得到的坯在500℃下被加热10小时以去除粘结剂，并在950℃～1030℃下被烧制6小时以产生烧结体。然后，得到的烧结体被抛光以便具有0.4mm的厚度。
制造方法B：流延方法
使用钛酸钡(由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.制造：粒径：100nm)、氧化铋(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.999％)、氧化铁(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化锌(由RARE METALLIC Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)、氧化钛(由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造：纯度：99.9％)和氧化钒(V2O5，由Kojundo ChemicalLaboratory Co.,Ltd.制造：纯度：99.9％)作为原料。原料被称重以便实现表4的每个组成，并且通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中湿混合24小时，接着在80℃下干燥。混合粉末在750℃～850℃的温度下煅烧6小时。
煅烧的粉末被粉碎并通过使用乙醇作为混合介质在球磨机中再次被湿混合16小时。随后，混合粉末在80℃下干燥并然后在850℃～900℃的温度下再次被煅烧6小时。然后，相对于混合粉末以90质量％添加含有55vol％的甲苯和45vol％的乙醇的混合溶液。在混合物中，相对于粉末的量以6质量％分别掺合作为粘结剂的具有400000的重量平均分子量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和增塑剂(邻苯二甲酸二丁酯)。混合物在球磨机中湿混合5小时，以产生浆料。
然后，利用刮刀装置浆料被形成为具有40～45μm的厚度的带形状，接着进行干燥。另外，带被切成2×2cm2的尺寸，并且40片带被层叠并然后在80℃×100kg/cm2(9.8MPa)×10分钟的条件下经受压缩接合以产生具有1.8mm的厚度的坯。
然后，得到的坯在650℃下被加热10小时以去除粘结剂，并在950℃～1030℃下被烧制6小时以产生烧结体。然后，得到的烧结体被抛光以便具有0.4mm的厚度。
结构评价
通过与示例1～29中的那些方法相同的方法对于抛光烧结体的组成、晶体结构、密度以及晶粒的平均等效圆直径和最大等效圆直径评价抛光烧结体。
电气特性评价
通过与示例5～29中的那些方法相同的方法对于抛光烧结体的电气特性评价抛光烧结体。
结果总结在表5中。在表中，“组成”栏中的x、y和z分别代表BaTiO3、BiFeO3和Bi(Zn0.5Ti0.5)O3的摩尔比。V代表每摩尔的BaTiO3-BiFeO3-Bi(Zn0.5Ti0.5)O3掺杂的V的量(mol)。在“晶体结构”栏中，仅存在钙钛矿型结构和存在第二相分别被表达为符号“○”和“×”。为了快速地执行测量，在增加电场增量的同时测量介电击穿电场，由此，代替如表1所示的数值，50kV/cm或更大的情况被表达为符号“○”，大于或等于5kV/cm且小于50kV/cm的情况被表达为符号“Δ”，并且小于5kV/cm的情况被表达为符号“×”。
X射线荧光分析的结果揭示：即使在烧结之后，称重的组成也被保持。
在结构评价中，使用X射线衍射的结构分析揭示：除比较例20以外，晶体结构仅为钙钛矿型结构。示例的样品呈现满意的绝缘特性，诸如对于50kV/cm或更大的DC电场呈现几分钟到几十分钟或更多的耐性。另外，示例的样品呈现高达d33 *＝125pm/V或更大的压电性能，并且具有200℃或更大的居里温度。
结果揭示：在仅具有钙钛矿型结构的样品中的每一个中，密度为90％或更大的相对密度，并且在利用流延方法的情况下，相对密度变得更高(96％或更大)。另外，在示例的样品中，晶粒的平均等效圆直径为大于或等于0.8μm且小于或等于4.8μm，并且晶粒的最大等效圆直径为大于或等于5.9μm且小于或等于9.4μm。
液体排出头
通过使用示例12的压电材料，制造图4A和图4B所示的液体排出头。确认的是，墨根据输入的电信号排出。
超声马达
通过使用示例11的压电材料，制造图7A和图7B所示的超声马达。确认的是，马达根据施加的交流电压旋转。
尘埃去除设备
通过使用示例36的压电材料，制造图10A和图10B所示的尘埃去除设备。散布塑料珠，并且施加交流电压。然后，确认的是，尘埃以充分的尘埃去除效率被去除。
工业适用性
根据本发明，能够提供在不具有对环境有害的组分的情况下具有高压电性能的压电材料。另外，本发明可提供使用压电材料的压电元件、液体排出头、超声马达和尘埃去除设备。
尽管已参照示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。随附权利要求的范围要被赋予最宽的解释以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
本申请要求2012年3月14日提交的日本专利申请No.2012-057403的权益，在此通过引用其全部内容而被合并于此。
附图标记列表
101 压电元件
102 单独液体室
103 振动膜片
104 液体室隔壁
105 喷射端口
106 连通孔
107 共用液体室
108 缓冲层
1011 第一电极
1012 压电材料
1013 第二电极
201 振荡器
202 转子
203输出轴
204 振荡器
205 转子
206 弹簧
2011 弹性环
2012 压电元件
2013 有机粘接剂
2041 金属弹性体
2042 多层压电元件
310 尘埃去除设备
320 振动膜片
330 压电元件
331 压电材料
332 第一电极
333 第二电极
336 第一电极平面
337 第二电极平面

Claims (15)

1.一种压电材料，包括由以下通式(1)代表的钙钛矿型金属氧化物：
xBaTiO3-yBiFeO3-zBi(M0.5Ti0.5)O3 (1)
这里，M代表从由Mg、Ni和Zn组成的组中选择的至少一种类型的元素，x代表满足0.25≤x≤0.75的值，y代表满足0.15≤y≤0.73的值，z代表满足0.02≤z≤0.60的值，假定满足x+y+z＝1，
其中，钙钛矿型金属氧化物含有V，并且V的含量相对于1mol的钙钛矿型金属氧化物为大于或等于0.0005mol且小于或等于0.0050mol。
2.根据权利要求1的压电材料，其中，
在通式(1)中，x满足0.25≤x≤0.55，y满足0.20≤y≤0.73，z满足0.02≤z≤0.25。
3.根据权利要求1或2的压电材料，其中，
压电材料包括陶瓷，
其中，陶瓷由具有大于或等于500nm且小于或等于5μm的平均等效圆直径的晶粒形成，并且
其中，晶粒具有大于或等于5μm且小于或等于10μm的最大等效圆直径。
4.一种压电元件，包括：
第一电极；
压电材料；以及
第二电极，
其中，压电材料包括根据权利要求1的压电材料。
5.一种多层压电元件，包括交替层叠的压电材料层和电极，该电极包含内部电极，
其中，压电材料层由根据权利要求1的压电材料形成。
6.根据权利要求5的多层压电元件，其中，
内部电极包括Ag和Pd，并且
其中，Ag的含量重量M1与Pd的含量重量M2的重量比M1/M2满足1.5≤M1/M2≤9.0。
7.根据权利要求5的多层压电元件，其中，内部电极含有Ni和Cu中的至少一种。
8.一种液体排出头，包括：
液体室，该液体室包括振动单元，该振动单元包含根据权利要求4的压电元件或根据权利要求5的多层压电元件；和
喷射端口，该喷射端口与液体室连通。
9.一种液体排出设备，包括：
用于记录介质的传送部分；和
根据权利要求8的液体排出头。
10.一种超声马达，包括：
振动部件，该振动部件包含根据权利要求4的压电元件或根据权利要求5的多层压电元件；和
转子，该转子要与振动部件接触。
11.一种光学装置，包括驱动单元，该驱动单元包含根据权利要求10的超声马达。
12.一种振动设备，包括振动部件，该振动部件包含根据权利要求4的压电元件或根据权利要求5的多层压电元件。
13.一种尘埃去除设备，包括振动部件，该振动部件包含根据权利要求4的压电元件或根据权利要求5的多层压电元件。
14.一种图像拾取设备，包括：
根据权利要求13的尘埃去除设备；和
图像拾取元件单元，
其中，尘埃去除设备包含设置在图像拾取元件单元的光接收表面侧的振动部件。
15.一种电子装置，包括压电声学组件，该压电声学组件包含根据权利要求4的压电元件或根据权利要求5的多层压电元件。
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