高居里温度BCZT基无铅压电陶瓷的低温烧结和高性能调控

无铅压电铁电陶瓷材料是当前国际上压电铁电领域的研究前沿和热点之一。基于"三重临界点的准同型相界"强烈影响着陶瓷的高性能前提下，本项目拟采用溶胶-凝胶法和固相法制备BCZT基陶瓷的前躯体，设计组分，经二步烧结法获得高性能BCZT基致密陶瓷，研究不同制备方法和组分变化对BCZT基陶瓷材料晶体结构、居里温度、电性能及温度稳定性等的影响，揭示高性能的设计规则；然后，在BCZT基压电陶瓷前驱体中加入低温烧结助剂，降低陶瓷的烧结温度并获得高性能。通过组分设计和加入低温烧结助剂，深入研究和探索材料的组成设计、制备工艺和低温烧结助剂对材料烧结温度、相结构、微观结构和电性能的关联性，为揭示低温烧结机制和探讨高性能的缘由提供依据，实现BCZT基陶瓷材料的低温烧结和高性能调控，为片式化、小型化等新型元器件提供低温烧结、高居里温度、高性能兼顾良好温度稳定性的压电陶瓷材料。

无铅压电铁电陶瓷材料是当前国际上压电铁电领域的研究前沿和热点之一。本项目选择具有高性能的(Ba,Ca)(Zr,Ti)O3（BCZT）作为研究对象，提出了制备这类材料的“低温烧结”新技术，探讨了高性能及低温烧结机制，围绕BCZT基无铅压电陶瓷的组成设计、微观结构、电性能与低温烧结的相关性研究展开工作。首先，分别采用传统固相法和溶胶凝胶法制备BCZT基压电陶瓷，优化了制备工艺并筛选了高性能BCZT基无铅压电陶瓷配方；其次，研究烧结助剂、离子取代、新组元加入对BCZT基无铅压电陶瓷的烧结温度、微观相结构、显微结构、电性能及老化性能的影响；分别探讨了高性能机制及低温烧结的反应机理。最终制备出了低温烧结兼顾高性能且温度稳定性好的BCZT基压电陶瓷，为片式化、小型化等新型元器件提供低温烧结、高居里温度、高性能兼顾良好温度稳定性的压电陶瓷材料。在SCI源期刊上发表研究论文15 篇（标注），获授权专利1个。培养毕业硕士研究生4名。分别获得陕西高等学校科学技术奖一等奖和陕西省科学技术奖二等奖各1项。