MZr0.5Ti0.5O3（M=La，Nd，Ce，Pb）压电材料的制备及其性能

无铅压电陶瓷的制备及应用是当今材料科学研究的热点之一。稀土元素除具备独特的物理、化学性质外还兼具丰富的光学、电学和磁学特性。将微量的稀土氧化物掺杂到压电陶瓷中对改善其介电性能和压电性能具有很强的实际意义。本文以稀土(La,Nd,Ce)锆钛酸盐压电材料为研究对象，以制备纳米尺度无铅压电陶瓷材料为目标，研究材料的制备工艺及其相关性能。主要研究内容如下：1）采用硬脂酸法和固相法两种方法制备压电陶瓷前驱体。在制备过程中，固相法的工艺相对简单，成本相对较低，但粉体的团聚性较大。硬脂酸法工艺相对复杂，成本也较高，材料的粉体尺寸相对较小，团聚性也较小，能够较好地去改善烧结的致密性。2）采用XRD对材料进行衍射分析，分析晶体的类型；通过电子显微镜判断材料的表面形态分布，发现固相法制备的粉体颗粒比硬脂酸法大而且粉体团聚现象明显；选取分散性能较好的样品进行TEM透射电镜分析，发现样品的粒径在50-70nm之间，晶粒形状不规则且处于团粒状态（二次以上晶粒）的尺寸；通过拉曼分析，看出粉体具有较为明显的拉曼活性。3）将所制得的目标材料粉体与某高氯酸铵体系混合，通过热重分析测出其TG-DTG数据，结果显示粉体材料具有一定的催化活性，能够降低AP的低温分解反应温度，提高分解速度。4）将所制得的目标材料粉体加工成压电陶瓷片，通过铁电测试仪测试出材料的电滞回线、漏电流，分析电滞回线的影响因素：（1）外加电场增大，材料的剩余极化强度和矫顽电场都增大，呈现出较好的耐击穿特性；（2）稀土基锆钛酸盐压电陶瓷片与PZT相比，剩余极化强度减小了，但矫顽电场Er却增大很多，主要因为稀土元素各向异性很强；（3）当材料结构致密性不够高时，漏电流过大，测试不出压电片的电滞回线；（4）当测试频率降低时，电滞回线将由“束腰”状态变为方形，矫顽电场和剩余极化强度都会大幅度提高，电滞回线的正负矫顽电场的算术平均值也相应降低；（5）当测试温度提高时，电滞回线也将由“束腰”状态变为方形，矫顽电场何剩余极化强度都会大幅度提高，电滞回线的正负矫顽电场的算术平均值也会相应降低。