壓電鐵電材料在信息的檢測(cè)、轉(zhuǎn)換、處理、顯示和存儲(chǔ)等方面具有廣泛的應(yīng)用,是一類重要的高技術(shù)功能材料.目前所使用的壓電鐵電陶瓷材料體系,絕大多數(shù)是鉛基壓電陶瓷體系,如PbTiO3、

Pb(T,iZr)O3(PZT)壓電陶瓷體系,或以PZT為基加入ABO3復(fù)合鈣鈦礦鐵電體作為第三組元構(gòu)成的多元系壓電陶瓷體系.在這些陶瓷材料中,氧化鉛約占原料總質(zhì)量的70%.氧化鉛的強(qiáng)毒性以及在燒結(jié)過程中的高揮發(fā)性,使鉛基陶瓷在制備、使用及廢棄后處理過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境及人類造成嚴(yán)重危害.顯然,鉛基壓電陶瓷的使用是與人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背道而弛的,鉛污染已經(jīng)成為人類/公害0之一.為了保持人類社會(huì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,歐盟、日本等國家和地區(qū)已經(jīng)立法禁止使用含鉛的電子材料.盡管基于無鉛壓電陶瓷性能還無法取代鉛基陶瓷的現(xiàn)狀,而暫時(shí)將鉛基壓電陶瓷豁免于相關(guān)的法令法規(guī)之外,但相關(guān)國家和地區(qū)已經(jīng)未雨綢繆,投入大量的人力和財(cái)力研究開發(fā)無鉛壓電陶瓷.我國是壓電材料元器件的生產(chǎn)和出口大國,因此研究和開發(fā)無鉛壓電陶瓷是一項(xiàng)具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義的課題.

無鉛壓電陶瓷這一突破性的

進(jìn)展,掀起了持續(xù)至今的無鉛壓電陶瓷研究熱潮,極大地促進(jìn)了無鉛壓電陶瓷的研究和開發(fā).迄今為止,可被考慮的無鉛壓電陶瓷體系主要有以下5類:(Bi0.5Na0.5)TiO3(縮寫為BNT)基無鉛壓電陶瓷;K1-xNaxNbO3(縮寫為KNN)基無鉛壓電陶瓷;鉍層狀結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷;鎢青銅結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷;BaTiO3基無鉛壓電陶瓷.本文結(jié)合無鉛壓電陶瓷研究和開發(fā)的近期進(jìn)展,綜合評(píng)述了無鉛壓電陶瓷的研究思路、研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì),著重討論了BNT基及KNN基無鉛壓電陶瓷的體系構(gòu)建、改性手段、相變特性及溫度穩(wěn)定性,并就無鉛壓電陶瓷今后的研究和發(fā)展提出了一些建議.

壓電效應(yīng)具有可逆性：若在壓電陶瓷片上施以音頻電壓，就能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，發(fā)出聲響；反之，壓電陶瓷片受到機(jī)械振動(dòng)(或壓力)時(shí)，片上就產(chǎn)生一定數(shù)量的電荷Q，從電極上可輸出電壓信號(hào)。換能器是聲納中的重要器件，它是聲能與其它形式的能如機(jī)械能、電能、磁能等相互轉(zhuǎn)換的裝置。壓電效應(yīng)具有可逆性：若在壓電陶瓷片上施以音頻電壓，就能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，發(fā)出聲響；反之，壓電陶瓷片受到機(jī)械振動(dòng)(或壓力)時(shí)，片上就產(chǎn)生一定數(shù)量的電荷Q，從電極上可輸出電壓信號(hào)。

由于陶瓷與周圍的空氣接觸，這些電荷被降落在晶體表面的空氣中的正負(fù)離子中和，因此它不顯出電效應(yīng)。若陶瓷一旦被壓縮，

電矩取向發(fā)生變化，其極化電荷減少，與表面的正負(fù)離子中和程度降低，使降落在陶瓷表面的正負(fù)電荷增多。這些電荷可通過放電產(chǎn)生電火花，打火機(jī)正是靠這火花將燃?xì)?br/>

點(diǎn)燃的

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