无铅压电陶瓷研究的新进展
第ｌｌ期
２００４年１１月
电子元件与材料
ＥＬＥＣＴＲｏＮｌＣＣＯＭＰｏＮＥＮＴＳ＆ＭＡＴＥＩＵＡＬＳ
、，０１．２３Ｎｏ．１ｌ
Ｎｏｖ．２００４无铅压电陶瓷研究的新进展
杨群保１，荆学珍１一，
（１．中国科学院上海硅酸盐研究所，上海
李永祥１，王东１，王天宝１
２０００５０；２．中国科学院研究生院，北京ｌ００３９０）
摘要：综述了近年来国内外无铅压电陶瓷材料方面的研究进展。主要介绍了钛酸钡基、铌酸盐系、含铋层状结构以及含铋钙钛矿型无铅压电陶瓷体系中所开展的研究工作。同时对近年来无铅压电陶瓷在粉体制备以及晶粒定向新工艺方面的进展也进行了简要的评述。
关键词：无机非金属材料；无铅陶瓷；综述；压电陶瓷；环境友好
中图分类号：ＴＭ２８２文献标识码：Ａ文章编号：１００１—２０２８（２００４）１１．００５６—０６
ＮｅｗＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｔｕｄｙｏｎＬｅａｄ．ｆｒｅｅＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＣｅｒａｍｉｃｓＹＡＮＧＱｕｎ．ｂａ０１，ＪＩＮＧＸｕｅ．ｚｈｅｎｌ”，ＬＩＹｂｎｇ．ｘｉａｎ９１，ＷＡＮＧＤｏｎ９１，、ｖＡＮＧＴｉａｎ－ｂａ０１
（１．ＳｈａｎｇｈａｊＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｅｍｍｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎ曲ａｉ２０００５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅ
ＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００３９０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｌｅａｄ—ｆｋｅｐｉｅｚｏｅＩｅｃｔｄｃｃｅｒａｍｉｃｓｈａｓｂｅｅｎｒｅｖｉｅｗｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＢａＴｉ０３一ｂａｓｅｄ，Ｎｉｏｂａｔｅ?ｂａｓｅｄ，Ｂｉ一１ａｙｅｒｓｔｍｃｔｕｒｅ—ｂａｓｅｄａｎｄＢｉ—ｐｅｒｏＶｓｋｉｔｅ—ｂａｓｅｄａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｏｗｄｅｒｓｙｎｍｅｓｉｓａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｄｃｅｒａｍｉｃｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｉｓａｌｓｏｂｒｉｅｎｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａ唱锄ｉｃｎｏｎ—ｍｅｔａｌｌｉｃｍａｔｅ订ａｌｓ；ｌｅａｄ—ｆ诧ｅｃｅｒａＩｌｌｉｃｓ；ｒｅＶｉｅｗ；ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃｓ；ｅｎｖｉｍｎｍｅｎｔ衔ｅｎｄｌｙ
铁电压电陶瓷作为一类功能材料其应用已遍及人类日常生活及生产的各个角落，尤其在信息的检测、转换、处理和储存等技术领域占有极其重要的地位。近几十年来，已研制生产出能满足不同应用领域的压电陶瓷和器件，具有其它如半导体器件所不能替代的地位。然而，传统的铁电压电陶瓷主要是以含铅的锆钛酸铅（ＰｚＴ）系材料为主，其主要成分是氧化铅（高达６０％～７０％以上），由于氧化铅是一种易挥发的有毒物质，在高温烧结时会产生严重的挥发，造成对环境的铅污染，给人类健康带来很大危害；在制备过程中需要密封烧结，不仅增大了产品成本，也造成了产品的性能一致性差。
为保护人类及其生存的环境，各国政府正设法通过立法来减少和限制铅污染。２００１年欧洲议会通过了关于“电器和电子设备中限制有害物质”的法令，并定于２００６～２００８年实施，其中在被限制使用的物质中就包括铅（主要是电子设备中的铅焊锡）。尽管含铅压电陶瓷元器件由于技术难度太大，暂时还未列入，但是毫无疑问，大力发展无铅基的环境协调性铁电压电陶瓷及其超声换能器，具有非常重要的科学意义和紧迫的市场需求。
在“十五”和“８６３”高技术新材料特种功能材料领域的支持下，本课题组在新型钡基和铋基无铅压电陶瓷的组成、工艺和器件开发应用方面进行了较为系统的研究。本文将结合课题组的研究成果，简要综述近年来国内外在无铅或低铅压电陶瓷材料体系中所开展的研究工作，按组成大致可分为以下几类：钛酸钡基、铌酸盐系、含铋层状结构和含铋钙钛矿型无铅压电陶瓷。
１钛酸钡基无铅压电陶瓷
钛酸钡（ＢａＴｉ０３）是最早发现有压电性的陶瓷，属于ＡＢ０３型钙钛矿结构（如图１所示）。ＢａＴｉ０３的居里点七＝１２０。Ｃ，随温度的变化，ＢａＴｉ０３经历以下的相变过程：立方顺电相÷＿塑旦一四方相卜坚一正交相卜二马三方相。在室温时，它有很强的压电铁电性，
收稿日期：２００—０８．２０修回日期：２００４一０９．２２
基金项目：中国科技部“９７３”资助项目（２００２ＣＢ６１３３０７）：国家先进材料委员会“８６３”资助项目（２００１ＡＡ３２５０７０）
作者简介：杨群保（１９７３一），男，江西樟树人，博士，研究方向为信息功能材料。Ｔｅｌ：（０２１）５２４１１０４２：Ｅ．ｍａｉｌ：！虹ｉ雌ｇ！删ｍｊｉ幽！蛆：荆学珍（１９７３一）女，山西运城人，博士研究生，现主要从事无铅压电陶瓷方面的研究工作。Ｔｅｌ：（０２１）５２４１１０６５：Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｉｎｇｘｕｅｚｈｅｎ＠ｈｏｔｍａｉｌｃｏｍ。
万方数据