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压电陶瓷是一种多晶体材料,它能够将机械能转换为对应的电能或将电能转换为对应的机械能。通常压电陶瓷具有压电性需要具备以下俩个条件：一是陶瓷的晶粒具有铁电性；二是需经人工极化处理。

    1916 年，Langevin等人发明了最早的换能器，是用石英晶体制作出的可在水下发射及接收的换能器[4]；之后Cady研究了罗息盐材料的压电性能，并在1921 年后陆续研制成功了石英谐振器和滤波器，压电单晶首次开始了通讯等方面的应用[5]。l940 年之前，人们所知的铁电体只有两类：一类是罗息盐，一类是磷酸二氢盐。当罗息盐的压电效应被人们发现后研究者们对其进行了大量的研究并发现它有致命的缺点，其含有结晶水所以很容易溶解在水中，所以造成其在实用化上有巨大的障碍。十几年后人们又发现磷酸钾（KDP）材料具有压电性能，但其在-148℃以下时才会表现出压电性，它需要的极低温环境不具备工业化使用的条件[8]。87736

钛酸钡（BaTiO3）材料具有较好的压电性，其在二十世纪四十年代被首次发现。二战时期美国、日本及苏联研究者相继发现了BaTiO3 陶瓷[9]，压电陶瓷的发现在压电材料史上是个里程碑式的进步，从此压电材料就由压电单晶材料和压电多晶（陶瓷）材料两大类组成。二十世纪中期美国科学家S。 Roberts 发现了BaTiO3 陶瓷具有独特的压电效应，当在BaTiO3 陶瓷加上较高的直流电压源后陶瓷就会表现出明显的压电性，并且压电性不会随着电压的消失而消失[6]。紧接着W。 P。Mason对钛酸钡陶瓷的压电性能进行了深入详细的研究，并且得到了重要成果，随着其压电性能被不断地认知它因具有良好的性能被广泛应用于实际生产中[10]。BaTiO3 陶瓷材料与罗息盐和石英晶体等压电单晶相比，具有制备工艺简单，压电性能更好，且可制成任意极化方向的产品等优点。

BaTiO3 陶瓷在被发现前压电材料领域中只有单晶压电材料，它的发现与应用为人类社会做出了巨大的贡献。在研究BaTiO3 陶瓷时有三个阶段：第一阶段是发现了高介电常数；第二阶段是发现了高介电常数的产生是因为其铁电性；第三阶段发现极化过程[11]。最初人们仅仅发现棒状钛酸钡弯曲后会表现出压电性，后来通过系统研究发现其压电性是因为极化过程才产生的，即需要通过施加高电压使陶瓷自发极化区的电矩发生转向。纯BaTiO3陶瓷材料具有优良压电性，但是也具有着一些非常明显的缺点，比如有较低的居里点、室温附近存在相变等。论文网

1954 年，锆钛酸铅Pb(Ti1-xZrx)O3ni(PZT) 压电陶瓷系统被美国科学家B。 Jaffe 等人首次发现，PZT 的出现使在BaTiO3 陶瓷使用的时代无法制作的器件可以成功的制造[12]。PZT呈钙钛矿结构，在x=0。54 附近存在一个三方-四方的准同型相界，在相界附近陶瓷具有优秀的物理性能，机械品质因数、机电耦合系数、压电系数和稳定性，并且与BaTiO3 相比都有了很大的提高。在PZT基压电陶瓷中添加各种改性物还可以进一步提高其性能，随着研究成果的不断出现使PZT陶瓷已经成为了主流的压电材料并应用于各个制造领域。

    随着研究的不断深入，人们发现二元系PZT在性能上有了很大的提升。但是随着制造业的不断进步和对产品性能要求的不断提高使得对压电材料的要求也越来越高，这时二元系PZT已经不能满足应用的需要，因此研究者们逐渐将目光聚焦到了三元系PZT陶瓷的研究。1965 年，日本的研究人员首次成功的合成了三元系压电陶瓷Pb(Mg1/3Nb2/3)TiO3-PZT (PCM),并且性能比二元系PZT 要优秀许多[13]。后经研究发现，在三元系PZT压电陶瓷中可添加微量的NiO、Fe2O3、MnO2、Cr2O3 等进行取代，可以提高陶瓷的烧结性能、介电性能、机械品质因数、时间稳定性等各种性能，并应用在制造高性能器件[14]。 (责任编辑：qin)