为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划反铁电钙钛矿材料 铁电陶瓷材料的研究现状 摘要：本文论述了几种具有代表性的铁电陶瓷材料的研究现状，以及人们在研究过程中产生的新问题这几种材料主要包括层状铁电陶瓷，弛豫型铁电陶瓷，含铅型铁电陶瓷，无铅型铁电陶瓷，以及反铁电陶瓷材料铁电材料是一个比较庞大的家族，当前应用的最好的是陶瓷系列，其已广泛应用于军事和工业领域但是由于铅的有毒性及此类铁电陶瓷材料居里温度低、耐疲劳性能差等原因，应用范围受到了限制因此开发新一代铁电陶瓷材料己成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一 关键词：层状电陶瓷；弛豫型铁电陶瓷；反铁电陶瓷；研究 1层状铁电陶瓷 目前，研究较多、并且用于制备铁电陶瓷材料的是钙钛矿结构的锆钛酸铅系列此系列的突出优点是剩余极化较大Pr、热处理温度较低但是随着研究的深入，人们发现，在经过累计的极化反转之后PZT系列性能退化，主要表现在出现高的漏电流和较严重的疲劳问题，另外，铅的挥发对人体也有害因此研究和开发性能优良且无铅的铁电陶瓷具有重要的现实意义研究发现：其剩余极化较大，单晶极化强度方向沿a或b轴时， [1][2]，热稳定性能也比较好，另外，SBTi陶 瓷又是非铅系列材料，是一种比较有前途的铁电陶瓷材料。
但是由于Bi容易挥发，在材料制备和使用过程中容易成铋空位，从而形成氧空位，影响材料的抗疲劳性能和铁电性能为了满足实际应用的需要，需要提高和改进该系列材料的铁电性能，因此，国内外研究者在改变制备途径、制备方法以及调整材料的组分等方面作了不少研究 共生结构铁电材料是利用两种钙钛矿层数只相差一层的Bi系层状钙钛矿结构铁电材料组成BLSFs的通式也是：2+2-，其中A为Bi、Ba、Sr、Nd等，B为Ti、V、Nb、W等IBLSFs整个结构可以看作是半个层数为m和m+1的单元沿c轴方向交替排列而成由于其相对复杂的晶体结构和介电特性受到广泛的关注其Bi5TiNbWO15是由Bi2WO6和Bi3TiNbO9组构而成，在c轴方向上，2- 2+2+2-2+与层交替排列顺序为：…———2-—2+…..在共生结构中，由于(Bi2O2)2+层两侧的类钙钛矿层不一样，(Bi2O2)2+层受到的作用力也必然不同于层状钙钛矿结构，材料微观结构的复杂性大大提高BW-BTN中，2+层两侧的类钙钛矿层分别是WO6氧八面体和(Ti,Nb)O6氧八面体，WO6氧八面体中不存在单独的A位Bi3+离子，2个Bi3+离子都和(Bi2O2)2+层共用。
Ti,Nb)O6氧八面体中，1个Bi3+占据了A位，剩下2个Bi3+ 与(Bi2O2)2+层相连所以，真正意义上的A位Bi3+离子实际上只存在于(Ti,Nb)O6氧八面体中，这是BW-BTN共生结构不同于其他共生的一个显著特点目前的研究表明该共生结构具有很高的电导率和明显的介电弛豫行为，但铁电和介电性能不够理想，这可能与材料内部复杂的缺陷机制有关[3] 2弛豫型铁电陶瓷 弛豫型铁电体是指顺电—铁电转变属于弥散相变的一类铁电材料，它同时具有铁电现象和弛豫现象与典型铁电体相比，弛豫型铁电体的一个典型特征是复介电常数的实部ε随温度变化呈现相对宽且变化平缓的峰，其值对应的温度Tm随ω的增加而向高温移动该特征与结构玻璃化转变、自旋玻璃化转变的特征极为相似所以，弛豫型铁电体又被称为极性，相应的弛豫铁电相变又被称为极性玻璃化转变迄今为止，虽然人们对弛豫铁电相变进行了大量的实验测量和理论探索，但是仍然没有被普遍接受的弛豫铁电相变模型，所以对弛豫铁电相变机制的研究一直是该领域研究的热点问题之一另外，现有的一些弛豫铁电体具有优良的铁电、压电和热释电性能，因而具有广泛而重要的应用因此，对现有弛豫铁电体性能的优化以及新型弛豫铁电体的合成，将具有重要的潜在应用价值，同时也是该领域的另一热点问题。
SrTiO3是一种无污染的功能陶瓷材料，因此以SrTiO3为基础合成的新材料有产业的优势研究发现在SrTiO3中引入Bi离子产生了典型的铁电弛豫行为，并对其进行了介电谱测量，但是最低测量频率为100Hz，而一般认为，玻璃化转变的特征时间50～102s，所以在更低的频率范围内对极性玻璃体的介电谱测量，无疑对理解其玻璃化转变机制是有价值的 3反铁电陶瓷 锆锡钛酸铅是一种反铁电陶瓷上世纪60年代末，美国Clevite实验室在其开发的具有高压电性能的锆钛酸压电材料基础上，针对PZT压电陶瓷机电转换能力不足的问题，研制出了一种具有大机电转换能力的新型有源材料—PZST反铁电相变陶瓷，即通过对PZT基铁电材料掺杂改性得到能够在室温条件下由反铁电相被电场诱导转变成铁电相的PZST反铁电陶瓷，相变过程会产生大的体积应变量 此后，西安交通大学开展了反铁电材料的研究和应用工作研究了化学组份和不同外场对反铁电陶瓷相变性能的影响和变化规律，针对该类材料丰富的相变性能在不同应用领域开展工作，给出了性能优化途径，比如，利用压致相变制作大功率脉冲爆电电源[7]，利用场诱相变制作电压调节器[8]等在利用其大电致应变特性方面，也开展了系统的研究工作，通过掺杂改性和优化制备工艺，重点解决PZST反铁电陶瓷相变场强较高和电滞损耗偏大等问题，得到了具有大电致应变量、低相变场强和小电滞损耗的“细长”型电滞回线的PbLa(Zr,Sn,Ti)O3(简称PLZST) 反铁电陶瓷，这种材料的电致应变量比PZT压电陶瓷高出10倍以上，其杨氏模量在100～110GPa之间，应变能是PZT压电陶瓷的100倍以上。
考虑到材料电滞损耗因素，要尽量工作在低频状态，以减小交流电场下的热损耗，使器件稳定工作 4其它研究进展 近年来，铁电材料的研究在其它方面也取得不少新的进展，其中最重要的有以下几个方面：1、第一性原理的计算现代能带结构方法和高速计算机的发展使得对铁电性起因的研究变为可能通过第一性原理的计算，对铁电体材料，得出了电子密度分布，软模位移和自发极化等重要结果，对阐明铁电性的微观机制有重要作用；2、尺寸效应的研究随着铁电薄膜和铁电超微粉的发展，铁电尺寸效应成为一个迫切需要研究的实际问题近年来，人们从理论上预言了自发极化、相变温度和介电极化率等随尺寸变化的规律，并计算了典型铁电体的铁电临界尺寸这些结果不但对集成铁电器件和精细复合材料的设计有指导作用，而且是铁电理论在有限尺寸条件下的发展；3、集成铁电体的研究铁电薄膜与半导体的集成构成集成铁电体当前的材料和技术使集成铁电体出现新特点：一是采用薄膜，使极化反转电压易于降低，可以和标准的硅或电路集成二是在提高电滞回线矩形度的同时，在电路设计上采取措施，可以防止信息输出与输入出错三是疲劳特性大有改善，已制出反转次数达数亿次仍不显示任何疲劳 参考文献： [1]王栋,徐卓,冯玉军,等.用于电压调节器的PZST反铁电陶瓷研究[J].压 电与声光,XX,27(5):532-534. [2]冯玉军,徐卓,郑曙光,等.反铁电爆电换能电源研究[J].西安交通大学学报, XX,36(6):584-587. FerroelectricCeramicsResearch Abstract:Thispaperdiscussesseveraltypicalferroelectricceramicmaterialsresearchstatus,aswellaspeopleintheresearchprocessgeneratednewproblems.Thesetypesofmaterialsincludelayeredferroelectricceramics,relaxorferroelectricceramics,lead-basedferroelectricceramics,lead-freeferroelectricceramics,aswellasanti-ferroelectricceramicmaterials.Ferroelectricmaterialisarelativelylargefamily,thecurrentapplicationisthebestceramicseries,whichhasbeenwidelyusedinmilitaryandindustrialapplications.However,duetothetoxicleadandsuchferroelectricceramicmaterialCurietemperatureislow,thereasonsforpoorfatigueresistancerangeofapplicationshasbeenlimited.Therefore,developinganewgenerationofferroelectricceramicmaterialshasbecomecondensedmatterphysics,solidstateelectronicsofthemostpopularresearchtopics. Keywords:layeredceramics;relaxorferroelectricceramics;antiferroelectricceramics;research ferroelectricceramics Currently,researchislarge,andforthepreparationofferroelectricceramicmaterialisperovskiteleadzirconatetitanate(abbreviatedPZT)series.TheoutstandingadvantagesofthisseriesoflargeremanentpolarizationPr(10~35μC/cm2),thelowertheheattreatmenttemperature(600℃orso). However,withfurtherresearch,itwasfoundthat,aftercumulativepoledPZTseriesafterdegradation,mainlyinthehighleakagecurrentsandappearmoreseverefatigue,inaddition,leadvolatilizationisalsoharmfultothehumanbody.Therefore,theresearchanddevelopmentofexcellentperformanceandlead-freeferroelectricceramicshasimportantpracticalsignificance.Found:theresidualpolarizationislarge,thesinglecrystalalongthedirectionof polarizationwhenaorb-axis,(2Pr=58μC/cm2)[1],isrelativelygoodthermalstability(aCurietemperatureof520℃)[2]inaddition,SBTiceramicandnon-lead-basedmaterial,isamorepromisingferroelectricceramicmaterials.However,duetoBilikelytobevolatile,intheprocessofmakingandusingmaterialseasilyintobismuthvacancies,thusformingoxygenvacanciesaffectthefatigueresistanc。