1. 研究目的与意义（文献综述）

压电材料是在外力作用下发生形变时能产生电场，在电场作用下也能产生机械形变的材料。由于这类材料固有的机电耦合效应，使得压电材料在驱动和传感等领域中得到广泛的应用^[1]。

压电陶瓷是目前使用最广泛的压电材料，就目前的研究现状看，复合材料中的压电相多为pzt陶瓷且组成与性能均单一，满足不了如今飞速发展科学技术对材料性能的要求。且pzt中含有约60 wt.%的铅元素，在煅烧和烧结时铅易挥发，同时pzt制备的器件要回收处理再利用，在其制备、使用和废弃过程中均会对人体及环境带来影响^[2]。近年来，随着社会可持续发展观念的深入以及人们环保意识的增强，许多国家相继颁布了限制含铅等有害物质在电子器件中应用的法律条例。限制或减少含铅等有毒物质在电子产品中使用时必须实施的举措，因此，压电领域急需寻找一种无铅材料来代替pzt。目前大多数无铅压电陶瓷的压电性能都小于pzt（大部分d₃₃小于150 pc/n）^[4]。在2009年，任晓兵^[3]等报道了ba_0.85ca_0.15zr_0.1ti_0.9o₃组分具有优异的压电性能，其介电常数较高（ε = 3000)，矫顽场低（e_c = 168 v/mm)，逆压电系数高（d_s/d_e = 1140 pm/v），可以与pzt-5h相媲美；zheng^[5]等人通过固相反应法制得无铅弛豫铁电陶瓷(0.67-x)bifeo₃-0.33batio₃-xbazro₃，测量了介电常数随温度变化曲线，电滞回线和应变曲线，室温下该体系表现出明显的介电弛豫现象。当x=0.04时具有低频灵敏特性，是致动器应用极具潜力的材料。于是bczt在最近几年获得了国内外学者的关注，成为一种在制动器、过滤器、换能器应用领域取代pzt的无铅压电材料^[6]。目前制约bczt陶瓷在压电领域应用的主要原因是:

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：通过固相合成法制备bczt压电陶瓷，将压电陶瓷块体材料使用切割法进行切割制成纤维；

bczt纤维的表征：对切割的bczt陶瓷纤维的结构及其压电、铁电性能进行表征。

3. 研究计划与安排

第1 ~ 3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4 ~ 8周：按照设计方案，制备无铅压电陶瓷以及压电纤维材料；

第9 ~ 10周：采用xrd、fe - sem、准静态d₃₃测量仪、4294a交流阻抗分析仪、铁电工作站等测试技术对bczt无铅压电陶瓷材料的物相、显微结构、压电介电性能进行测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] t.r. gururaja, r.k. panda, j. chen, et al. single crystal transducers for medical imaging applications [j]. proceedings of the ieee ultrasonics symposium, 1999, 2: 969-972.

[2] y. tian, x. chao, l. wei, et al. phase transition behavior and electrical properties of lead-free (ba_1#8722;xca_x)(zr_0.1ti_0.9)o₃ piezoelectric ceramics [j]. journal of applied physics, 2013, 113: 184107-184107-7.

[3] q.m. zhang, w. cao, h. wang, et al. characterization of the performance of 1-3 type piezocomposites for low-frequency applications[j]. journal of applied physics, 1993, 73: 1403-1410.