铁电材料的特性

1，层状铁电陶瓷

钙钛矿结构的锆钛酸铅被广泛研究并用于制备铁电陶瓷材料。简称PZT系列。该系列的突出优点是高的剩余极化Pr约为10~35μC/cm2和低的热处理温度(约600℃)。但随着研究的深入，发现PZT系列在累积极化反转后性能变差，主要表现为漏电流大，疲劳问题严重，铅的挥发对人体也有危害。因此，研究和开发性能优异的无铅铁电陶瓷具有重要的现实意义。而铋基层状钙钛矿结构材料是一种性能良好且不含铅的铁电材料，因此受到广泛关注。该材料的通式为(bi2o 3)2+An-1 bno 3n+1)2-其中A为+1、+2或+3价离子，B为+3、+4或+5价离子，n为类钙钛矿层中氧八面体BO6层数，其中类钙钛矿层SrBi4Ti4O15，缩写为SBTi，n=4，n=5陶瓷是铋基层状钙钛矿铁电陶瓷。发现当大剩余极化的单晶极化强度方向沿A轴或B轴时，2Pr=58μC/cm2。

[1]的热稳定性也较好，居里温度为520℃。

[2]另外，SBTi陶瓷是无铅系列材料，是一种很有前途的铁电陶瓷材料。但由于Bi易挥发，在材料的制备和使用过程中容易形成铋空位，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，有必要改善和提高该系列材料的铁电性能。因此，国内外研究者在改变制备路线、制备方法、调整材料组成等方面做了大量的研究。

2.弛豫铁电陶瓷

弛豫铁电体缩写为RF。是指顺电-铁电转变属于弥散相变的一类铁电材料？它既有铁电现象，又有弛豫现象。与典型的铁电体相比，弛豫铁电体的一个典型特征是复介电常数，ε * (ω) = ε' (ω)？ε”(ω)，ω是角频率的实部，ε' (ω)随温度的变化呈现相对较宽较平缓的峰值，其最大ε' (ω)值对应的温度Tm随ω的增大向高温移动。这个特征与结构玻璃化转变和自旋玻璃化转变非常相似。因此，弛豫铁电体也称为极化玻璃，相应的弛豫铁电相变也称为极化玻璃相变。到目前为止，尽管人们对弛豫铁电相变进行了大量的实验测量和理论探索，但仍然没有一个被普遍接受的弛豫铁电相变模型，因此弛豫铁电相变机制的研究一直是该领域的热点问题之一。此外，一些现有的弛豫铁电体具有优异的铁电、压电和热释电性能，因此具有广泛而重要的应用。

因此，现有弛豫铁电体的优化和新弛豫铁电体的合成将具有重要的潜在应用价值，也是该领域的又一热点问题。SrTiO 3是一种无污染的功能陶瓷材料，以SrTiO 3为基础合成的新材料具有工业优势。发现Bi离子的引入产生了典型的铁电弛豫行为，并测量了其介电谱，但最低测量频率为100Hz。一般来说，玻璃化转变的特征时间为50~102s，因此极性玻璃体在较低频率范围内的介电谱测量对于了解其玻璃化转变机理无疑是有价值的。

3.反铁电陶瓷

80年代后期，具有大电致伸缩应变和大机电转换能力的PZST反铁电陶瓷作为换能器或大位移致动器的活性材料的研究工作逐渐出现。美国宾夕法尼亚大学材料研究所开展了PZST反铁电陶瓷作为大位移执行器活性材料应用的可行性研究。对具有“方宽”磁滞回线的PZST反铁电陶瓷进行了一系列的改性和优化，降低了相变场强，增加了纵向应变。最大纵向应变为0.85%，相变场强为48kV/cm，磁滞宽度为20kV/cm。指出具有“方宽”磁滞回线的反铁电陶瓷在交变电场中表现出严重的磁滞损耗，因此不适合在交变状态下应用。