壓電鐵電材料在信息的檢測、轉(zhuǎn)換、處理、顯示和存儲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具有重大社會和經(jīng)濟意義的課題.

無鉛壓電陶瓷這一突破性的

進展,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)的近期進展,綜合評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,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.

室外用途的超聲波傳感器必須具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰塵的侵入。壓電陶瓷被固定在金屬盒體的頂部內(nèi)側(cè)。底座固定在盒體的開口端，并且使用樹脂進行覆蓋。對應(yīng)用于工業(yè)機器人的超聲波傳感器而言，要求其精度要達(dá)到1mm，并且具有較強的超聲波輻射。目前，聲納是進行水下監(jiān)視使用的主要技術(shù)，用于對水下目標(biāo)進行探測、分類、定位和跟蹤。室外用途的超聲波傳感器必須具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰塵的侵入。壓電陶瓷被固定在金屬盒體的頂部內(nèi)側(cè)。底座固定在盒體的開口端，并且使用樹脂進行覆蓋。對應(yīng)用于工業(yè)機器人的超聲波傳感器而言，要求其精度要達(dá)到1mm，并且具有較強的超聲波輻射。