无铅压电陶瓷的制备
BiFeO3-BaTiO3基高温无铅压电陶瓷制备及掺
BiFeO3-BaTiO3基高温无铅压电陶瓷制备及掺近年来，压电陶瓷作为一种重要的功能材料，广泛应用于声波滤波器、振荡器、传感器、声学驱动器、换能器等领域。
然而，传统的压电陶瓷材料通常含有含铅化合物，这种有害元素的使用限制了它们在环保和能源领域的应用。
因此，发展高性能的无铅压电陶瓷是目前的研究重点。
BiFeO3-BaTiO3固溶体是一种潜在的无铅高温压电陶瓷材料。
BiFeO3具有较高的压电性能和磁电耦合效应，BaTiO3具有较高的压电系数和介电常数，二者的复合可以使材料在压电性能和介电性能方面达到理想的平衡。
因此，研究BiFeO3-BaTiO3固溶体的制备和性能是当前无铅压电陶瓷研究的热点之一。
本文以BiFeO3-BaTiO3固溶体为研究对象，探究了其制备方法和掺杂对其性能的影响。
一、制备方法本研究采用固相反应法制备BiFeO3-BaTiO3固溶体陶瓷。
具体步骤如下：1.按照所需成分比例混合Bi2O3、Fe2O3、BaCO3、TiO2粉末，并进行混合研磨。
2.将混合后的粉末进行高温烧结。
采用两步烧结方法，首先进行预烧，将烧结温度升至800℃持温2h，然后再将温度升至1200℃持温4h。
最后用水冷却至室温，取出烧结坯并进行打磨。
3.将打磨后的陶瓷坯料进行烧结。
温度升至1250℃持温4h，最后用水冷却至室温，得到BiFeO3-BaTiO3固溶体陶瓷。
二、掺杂对性能的影响为了改善BiFeO3-BaTiO3固溶体的性能，采用掺杂方法对其进行改良。
本研究掺杂了Nb2O5、MnO2、ZrO2、La2O3四种元素，并考察了其对材料压电性能和烧结性能的影响。
实验结果表明，掺杂元素的种类和含量对BiFeO3-BaTiO3固溶体的性能有较大影响。
掺杂Nb2O5和MnO2可以有效提高材料的压电系数和烧结密度，其掺杂量为1%时，材料的压电系数约为205 pC/N，烧结密度约为97%。
而掺杂ZrO2和La2O3对材料压电性能的影响不明显，但可以有效提高烧结密度，掺杂量为1%时，材料的烧结密度约为98%。
(K0.5Na0.5)NbO3无铅压电陶瓷的制备及性能研究
料 烘干 后 ８ＯＩ预 烧 ３ｈ 将 预烧 粉 体磨 细 后 ， 入 Ｏｃ ＝ ， 加
５ 的 Ｐ Ａ（ ％ Ｖ 聚乙烯 醇 ） 粒 ， ３ ０ＭＰ 干 压成 造 于 ０ ａ下
下易挥 发 ， 陶瓷 烧结 困难 ， 其 采用传 统 陶瓷工 艺难 以 获得致 密性 良好 的陶 瓷体 ， 陶瓷 性 能 变差 。根 据 使 文献报 道 ， 用常 规烧 结 方 式 制 得 的 陶瓷 其 压 电常 采 数ｄ ∞仅 为 ７ Ｃ Ｎ， 机 电 耦 合 系 数 Ｋ ０ ｐ／ 其 仅 为
（ ｏ ａ． Ｎ Ｏ Ｋ ．Ｎ ｏ ５ ５） ｂ ３无 铅 压 电 陶 瓷 的 制 备 及 性 能 研 究
王林芳 ， 常云飞 ， 杨祖培
（ 陕西 师范大学 化学 与材料科学学院 ， 陕西 西安 ７０ ６ ） １０２
摘要： 目的
制备 （ Ｎ 。 Ｎ Ｏ （ Ｎ Ｋ ａ ） ｂ ， Ｋ Ｎ）无铅 压 电 陶瓷 并研 究其 结构 和性 能。方 法
方 法制 得 的陶瓷 的 电性 能 ， 且 优 于用 等 静 压 方式 并 制 得 的陶瓷 的 电性 能 ， 可 以和 热 煅 的 电性 能 相 比 且
拟。
１ 实验 部 分
以工业 纯 的 Ｋ Ｃ ， Ｎ ２ Ｏ 和 Ｎ ２ 为 原 料 ， ２Ｏ ， ａＣ ， ｂＯ 按化 学 计量 比混 合各组 分 。在称量 前事 先将各 原料
ｌ。 ．／ ｍ ， ８ ８ ｐ ｃ 其矫 顽 场 Ｅ Ｃ 为 ９ ６ Ｖ ｃ 所得 的 陶瓷 的 密度 和 电性 能 要远 优 于用 同样 制备 方 法 ． ５ｋ ／ ｍ； 和烧结 方式 所得 的陶瓷 的性 能 ， 并且也优 于用等静 压 工 艺所 得 的 陶瓷 的性 能 。结 论 高频压 电器件 较理 想 的备 选材料 之一 。 关 键 词： 无铅 压 电陶 瓷 ； Ｋ Ｎ ） ｂ ， 压 电性 能 ； 电性 能 ； 电性 能 （ｎ ａ ＮＯ ； 介 铁 文献 标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ０２ ４ ２ ０ ） ４０９ 一 １０ ．７ Ｘ（ ０ ７ ｏ — ｌ０ ５ ４ 中图分 类号 ：Ｍ２ ２ Ｔ ８ Ｋ Ｎ 陶瓷是 Ｎ
无铅压电陶瓷
Bi Ti O
4 4
15
15
陶瓷织构化,
Bi Ti O
陶瓷的机电藕合系数
大于 50%，机械品质因素大于 2000,居里温度在 800℃左右。特别适用于大功率 换能器。
结束语
无铅压电陶瓷的研发是当前电子陶瓷材料领域的研究热点之一，虽然总体上 讲无铅压电陶瓷的研究和开发已经取得了很大的进步，但是与铅基压电陶瓷相 比，在性能上还存在一定的差距。而对于无铅压电陶瓷产业的开发，从世界范围
无铅压电陶瓷的陶瓷体系及制备
[摘要]随着人们环保意识的增强, 无铅压电陶瓷材料的研究和应用已日益引起
人们的关注。 本文主要介绍作者阅读相关论文文献后，对无铅压电陶瓷的应用及 制备技术的总结。
[关键词]压电陶瓷、无铅、陶瓷体系、制备
0 引言
压电陶瓷在信息、航天、激光和生物等诸多高新科技领域应用甚广，这些应 用主要是与这类材料具有稳定的化学特性、优异的物理性能、易于制备成各种形 状和具有任意极化方向的特性紧密相连。 目前使用的压电陶瓷材料主要是铅基压 电陶瓷, 但铅基压电陶瓷中的 PbO 含量约占原料总量的 70%，铅基压电材料在生 产、 使用及废弃后处理过程中都会给人类及生态环境带来严重危害，溶解在酸雨 中的铅， 可以通过水和动植物而直接或间接的入侵人体，铅主要影响人体的神经 系统。 因此研发新型环境友好的压电陶瓷材料已经成为世界发达国家研发的热点 材料之一。近几年,无铅压电陶瓷的研究开发和应用研究有很大进展, 但无铅压 电陶瓷的性能比传统 PZT 系铅基压电陶瓷还存在较大差距,尤其在器件应用上最 为明显。因此，根据无铅压电陶瓷目前的性能, 对照含铅压电陶瓷的应用领域, 开发无铅压电陶瓷材料的器件应用是一个具有重大现实意义的研究课题。
BNKT-BZN无铅压电陶瓷的制备及电学性能研究
ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｃ ｅ ｒ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｂ ｙ ＸＲＤ ａ ｎ ｄ Ｓ ＥＭ ．Ｔｈ ｅ Ｘ— ｒ ａ ｙ ｄ ｉ ｆ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ｂ ｅ ｃ ａ ｍｅ
Ｂ ＮＫＴ － Ｂ Ｚ Ｎ 无 铅 压 电 陶 瓷 的 制 备 及 电学 性 能 研 究
王 珊 ， 陆 翠敏 ， 赛玉荣 ， 郭英健 ， 李 铭 ， 祁永 霞
（ 天 津 理 工 大 学 材 料 科 学 与 工 程学 院 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ４ ）
摘 要 ： 采 用 传 统 固相 法 制 备 得 到 （ Ｏ ． ８ 一ｚ ） Ｂ ｉ 。 ５ Ｎａ ０ ＿ ５ Ｔ ｉ Ｏ 。 － ０ ． ２ Ｂ ｉ 。 ｌ ５ Ｋ。 ５ Ｔ ｉ Ｏ。 一 ｘ Ｂ ｉ （ Ｚ ｎ ２ Ｎ ｂ １ ／ ３ ） Ｏ。 （ 摩尔分数 Ｏ ≤ ｚ ≤０ ． ０ ６ ）（ 简称（ Ｏ ． ８ 一ｚ ） Ｂ Ｎ Ｔ 一 ０ ． ２ Ｂ ＫＴ － ｘ Ｂ Ｚ Ｎ） 无 铅 压 电 陶瓷 。利 用 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｓ Ｅ Ｍ 等 测 试 技 术 表 征 了 该 体 系 陶 瓷 的 晶体 结 构 、 表 面形 貌 及 介 电和 压 电性 能 。研 究 结 果 表 明 ， 所 有 组 分 的 陶 瓷 样 品 均 形 成 典 型 的钙 钛 矿 结 构 ； 同 一 烧 结 温度下 ， 随着 Ｂ ｉ （ Ｚ ｎ 。 ， ３ Ｎ ｂ ／ 。 ） Ｏ 。含 量 的增 加 ， 晶粒尺寸增 加 ； 在１ １ ８ ０℃ 烧 结 温 度 保 温 ２ ｈ的 条 件 下 ， 组 成 为 一 ０ ． ０ ２ 的 陶瓷 样 品 经 极 化 后 ， 压 电常 数 ｄ 。 。 一４ ８ ｐ Ｃ ／ Ｎ， 相 对 介 电常 数 ￡ ｊ 。 ／ ￡ 。 一５ ９ ８ ． ９ ， 介电损耗 ｔ ａ ｎ占 一０ ． ０ ４ ８ ４ ５ 。 关键词 ： 无 铅压 电 陶 瓷 ； 钙钛矿 ； 晶体 结 构 ； 表面形貌 ； 介 电性 能 ； 压 电 性 能
铁酸铋基高性能无铅压电陶瓷的制备及性能调控研究
铁酸铋基高性能无铅压电陶瓷的制备及性能调控研究近年来，压电材料在电子设备、传感器和能量转换等领域中扮演着重要的角色。
然而，传统的压电材料中含有铅，对环境和人体健康造成潜在威胁。
因此，研发无铅压电材料已成为当前材料科学领域的热点之一。
铁酸铋（BiFeO3）作为一种具有多种优良物理性能的多铁性材料，引起了研究人员的广泛关注。
然而，BiFeO3的应用受到了其较低的压电性能的限制。
因此，为了提高BiFeO3的压电性能，研究人员们进行了大量的工作。
本文通过控制BiFeO3的制备工艺以及添加其他元素来调控其性能。
首先，我们采用溶胶-凝胶法制备BiFeO3陶瓷。
通过改变溶液中的配比、溶胶的浓度和煅烧温度等参数，成功地制备出高纯度的BiFeO3。
然后，我们通过添加不同的掺杂元素来调控BiFeO3的性能。
掺杂元素的选择包括钇（Y）、铌（Nb）和锰（Mn）。
掺杂后的BiFeO3陶瓷表现出了优异的压电性能。
实验结果表明，掺杂钇可以显著提高BiFeO3的压电性能。
当钇的掺杂浓度为5%时，BiFeO3的压电系数达到最大值。
而掺杂铌和锰可以改善BiFeO3的烧结性能和压电性能。
掺杂铌后，BiFeO3的烧结温度降低，烧结密度增加，压电性能得到了显著提高。
掺杂锰后，BiFeO3的晶粒尺寸减小，致密度增加，导致了更好的压电性能。
此外，我们还研究了BiFeO3陶瓷的微观结构和相变行为。
通过X射线衍射和扫描电子显微镜等表征手段，我们发现掺杂元素的添加可以引起BiFeO3的晶格畸变和相变温度的改变。
这些结构和相变调控对BiFeO3的压电性能有重要影响。
综上所述，本文通过改变制备工艺和掺杂元素的添加方式，成功地制备出了性能优良的铁酸铋基无铅压电陶瓷。
这些研究成果对于无铅压电材料的进一步研究和应用具有重要意义。
制作bnt基无铅压电陶瓷研究的实验流程
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毕业论文答辩 无铅压电陶瓷的制备、微结构和电学性能研究
之一.功能材料，2003，34（3）：250-253 [8]赁敦敏，肖定全，朱建国等.BNT基无铅压电陶瓷的研究与进展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之二.功
能材料，2003，34（4）：368-370 [9]赁敦敏，肖定全，朱建国等.铋层状结构无铅压电陶瓷的研究与进展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之
传统烧结
等静压 热压
致密性差
➢ 2.添加第二组元
致密的KNN陶瓷 温度稳定性改善 材料稳定性程度不好
生产成本较高， 材料尺寸大小受 到限制。
Composition
KNN
Density
(g/cm3 )
4.0
εr 230
Ta℃)
420
d33
(pc/N)
80
Ec
(kv∕㎝ )
[19]Zuo Ruzhong, Fang Xusheng, Ye Chun. Phase structures and electrical properties of new lead-free (Na0.5K0.5) NbO3(Bi0.5Na0.5) TiO3 ceramics. Appl.Phys.Lett.90, 092904(2007)
实验准备
➢ 实验配方及样品编号
(1-x)(Na0.5K0.5)(Nb0.95Ta0.05)O3－xLiSbO3 (x=0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07)
➢ 原料及设备
注意：碱金属氧化物在空气中不能长期稳定存在，如以固相法制备KNN基 压电陶瓷，除Nb的前驱体可以选其氧化物（Nb2O5）外，Na、K前驱体就 不能选其氧化物，而必须选择其他形式的化合物，如Na、K的碳酸盐或者 有机盐。
无铅压电陶瓷的制备与性质
料， 在材料加工过程 、 储运 、 元件制造 、 使用及其废弃
收稿 日期 ： ０ ７０ ．５ ２ ０ ． ３０ 基 金项 目： 广东省 自然科学 基金 重点项 目（２ ９ １ ００ ５ ）
物处理过程 中， 都容易对环境和人类造成严重危害．
因此 ， 究 和开 发压 电 、 电陶 瓷等无 铅 电子 陶瓷 材 研 铁 料 是近 年来 研究 与 开发 的重 要方 向和热点 课题 ．
目前 研 究 的无 铅 压 电 陶 瓷 主 要 包 括 钛 酸 钡
作者简 介 ： 庄志强 （９ ５ ） 男 ， １４ ． ， 教授 ， 博士 生导师 ， 主要 从 事信息功能材料 与电子元器件 的研究 ． ． ａｌ ｓ ｕｎ ＠ Ｅ ｍ ｉ ｚ ａｇ ：ｔ ｈ
ｓｕ ． ｄ ． ｎ ｃ ｔｅ ｕ ｃ
（ Ｔ） Ｂ 基无 铅 压 电陶 瓷 、 层 状 结 构 无 铅 压 电 陶瓷 、 铋
形． 中还讨论 了 Ｔ 文 ａ组分对材料介 电常数 温度特性、 电性质 的影响． ＝ ７ 时， 压 当 １％ Ｌ Ｋ Ｔ陶瓷 的压 电常 数、 面机 电耦 合 系数 和 介 电常 数 分 别 为 ２ ５ｐ ／ 、 ．９和 ＮＮ 平 ３ Ｃ Ｎ ０４
１ ９ ． ． 陶瓷材 料 已经 达到 工 业应 用的要 求 ， ２３５ 该 目前 已被 尝试应 用 于制造 压 电蜂 鸣 器．
Ｖｏ１３ Ｎｏ．１ ．５ ０
（ ａ ｒ Ｓｉｎ ｅＥ ｉｏ ） Ｎ ｍ ￣ ｃ ｃ ｄｔ ｎ ｅ ｉ
Ｏｃｏ ｅ ２ ０ ｔｂ ｒ ０ ７
文章编号 ：１０ －６ Ｘ（０ ７ １－ １５０ ０ ０５ ５ ２ ０ ）０ ０ ０ ・６
无铅 压 电陶瓷 的制 备与性质 术
庄志 强 黄 浩源 王 歆 魏 群 莫卿具
BNT无铅压电陶瓷体系的设计及制备工艺研究
０ 引言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｘ ｙ ０１ ， ＋ ＝ ． Ｙ分 别 取 ０ ２ Ｏ ４ ０ ６ ００ ，相 对 于 ｘ分 别取 ８ ． 、 ． 、． 、 ． ０ ０ ０ ８ ０１ 、． 、．２０１； ．６０１ ０１ 、．０ 原料 ： ２Ｏ （ ４ Ｎａ ３ Ｃ 工业 纯）Ｋ Ｃ （ ９ ％） 、 ２Ｏ３ ９ 、 Ｌ２Ｏ （ ｉ 工业 纯） Ｂ２ （ ９７ 、 ｉ （ ９ ． 、 Ｃ 、 ｉ ９ ． Ｏ３ ％） ＴＯ２ ９Ｏ ％） 聚乙烯醇 （Ｖ ； Ｐ Ａ） 设备 ： 电子天 平 （ Ｇ １、 Ｔ ７ ） 电热鼓 风干燥 箱 （ １２ 、 ＤＬ ０ ） 微粒球磨机 （ 一 １ 、 式电阻炉 （ｘ一２５ ｌ） 携带 式直 ｗＩ ） 箱 ｓ ． Ｏ、 一
ｒ ａｍ ｅｔ ｅ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｅ ｄ ｆｅ ｉｚ ｅ ｅ ｔ ｃＣｅ ｍ ｉｓ Ｓ ｄｕ Ｂｉｍｕ ｈ Ｔ ｔｎ ｔ — ａ ｅ ａｅ ａｓ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｒ ｐ ｒ ｅ ； ｉｔ ｒ ｇ ｙ ｒ ｓ Ｌ ａ — ｅＰ ｅ ｏ ｌｃ ｒ ｒ ｃ ； ｏ ｉｍ ｓ ｔ ｉ ａｅｂ ｓ ｄ Ｍ ｔｒ ｌ； ｌ ｃｒ ａ Ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ Ｓ ｅ ｉ ｒ ｉ ａ ａ ｉ ｉ ｉ ｎ ｎ
Ｎ ａ ｓ ｉＴＯ 固 溶 体 具 有 铁 ｏ Ｂ ｉ ５
．
电性 强 、 电耦 合 常 数 大 、 电常 机 介
数小等好性能 ， 它还具有 弛豫性铁 电体 的特 性， 成温度属 烧 中温烧 结， 比较容 易获得好 的陶瓷烧结体。但是单纯的 Ｂ ＮＴ 陶瓷较难实用化 。１６ １ ９ ２年， ．．ｕ ｅ ＣＦＢ ｈｒ ｅ就在 ｘ ０ ０的组成 ． ８ 范围 内研究 了（一）ＮＴｘ ＫＴ钛酸铋钾 Ｂ １ Ｂ —Ｂ （ ｘ ｉ ０） 的品格 参数与组成 的关系 。本 文对 Ｂ” Ｎ 一 ｘ ＴＯ（ ｉ（ ａ Ｌ ． ｉ， 简称 Ｂ ・ Ｎ Ｋ Ｔ 陶瓷进行 了初步研究 ， 定了该 体系的最佳制备工艺 Ｌ） 确
knn基无铅压电陶瓷概念
KNN基无铅压电陶瓷概念一、引言压电陶瓷是一类具有压电效应的陶瓷材料，其能够在外部压力作用下产生电能，或在电场作用下发生形变。
在传统的压电陶瓷中，铅基材料因其优异的压电性能而被广泛应用。
然而，由于铅基材料对环境和人体健康的影响，开发无铅压电陶瓷已成为当前研究的热点。
KNN基无铅压电陶瓷是一种重要的无铅压电陶瓷材料，具有广阔的应用前景。
本文将对KNN基无铅压电陶瓷的组成、特性、制备工艺及应用前景进行详细的阐述。
二、KNN基无铅压电陶瓷的组成与特性KNN基无铅压电陶瓷主要由钾钠硝酸盐（KNN）组成，其化学式为KxNa(1-x)NbxTiO3 (0 < x < 1)，其中K和Na是两种主要的可替换阳离子，B位离子（Ti、Nb）通常占据B位。
由于其独特的组成和结构，KNN基无铅压电陶瓷具有较高的压电常数和介电常数，同时具有良好的温度稳定性、机械强度和抗疲劳性能。
三、KNN基无铅压电陶瓷的制备工艺制备高质量的KNN基无铅压电陶瓷需要采用合适的制备工艺。
通常采用传统的陶瓷制备工艺，包括原料的选取与处理、混合与练泥、成型、烧成等步骤。
其中，配料是关键环节，需根据化学计量比精确称量各种原料，并采用合适的物理或化学手段进行预处理，以保证原料的分散性和混合的均匀性。
成型过程中，可以采用干压、等静压或流延等方法将练泥制成所需形状的陶瓷元件。
最后，在烧成过程中，需控制烧成温度和气氛，以获得具有优异性能的KNN基无铅压电陶瓷。
四、KNN基无铅压电陶瓷的应用前景由于KNN基无铅压电陶瓷具有优异的压电性能和环境友好性，其在许多领域具有广泛的应用前景。
首先，在声学领域，KNN基无铅压电陶瓷可用作超声换能器、声纳等器件，因其具有较高的声学灵敏度和稳定性。
其次，在传感器领域，KNN基无铅压电陶瓷可用于压力、加速度、应变等传感器的制造，其具有高灵敏度、快速响应等特点。
此外，在能量转换领域，KNN基无铅压电陶瓷可用于制作压电发电机和振动能采集器，为自供电传感器和微纳电子器件提供能源。
关于无铅压电陶瓷及其应用的几个问题
关于无铅压电陶瓷及其应用的几个问题一、本文概述随着环保理念的深入人心和科技进步的推动，无铅压电陶瓷作为一种新型的环保材料，正逐渐受到人们的关注。
无铅压电陶瓷不仅具有传统铅基压电陶瓷优异的压电性能，而且避免了铅元素带来的环境污染问题，符合现代社会的可持续发展需求。
本文旨在探讨无铅压电陶瓷的基本性质、制备方法、性能优化以及在各个领域的应用，以期为无铅压电陶瓷的研究与发展提供有益的参考。
我们将简要介绍无铅压电陶瓷的基本概念和特性，包括其晶体结构、压电效应以及主要性能参数。
接着，我们将重点讨论无铅压电陶瓷的制备方法，包括固相反应法、溶胶-凝胶法、水热法等，并对比各种方法的优缺点。
在此基础上，我们将探讨如何通过成分调控、工艺优化等手段改善无铅压电陶瓷的性能，如提高其压电常数、居里温度等。
本文还将重点关注无铅压电陶瓷在各个领域的应用，如传感器、换能器、滤波器、谐振器等电子器件，以及超声马达、振动器、驱动器等微机电系统。
我们将分析无铅压电陶瓷在这些领域的应用原理、技术难点以及未来发展趋势。
我们将总结无铅压电陶瓷的研究现状和发展趋势，展望其未来的应用前景，并提出一些建议和思考，以期推动无铅压电陶瓷领域的进一步发展。
二、无铅压电陶瓷的基本原理与特性无铅压电陶瓷是一种新型的功能材料，其基本原理和特性使其在许多领域具有广泛的应用前景。
无铅压电陶瓷的基本原理主要源于其独特的晶体结构和电学性质。
这些陶瓷材料在受到外部机械力作用时，内部晶格结构会发生变形，进而产生电荷分离，形成电势差，这就是压电效应。
反之，当对陶瓷施加电场时，其内部晶格结构也会发生变化，产生机械形变，这是逆压电效应。
无铅压电陶瓷的特性主要表现在以下几个方面：它们具有较高的压电系数和机电耦合系数，这意味着它们能将机械能转化为电能，或者将电能转化为机械能的效率较高。
无铅压电陶瓷具有较好的稳定性和可靠性，能在高温、高湿、强电场等恶劣环境下保持其性能的稳定。
无铅压电陶瓷还具有较好的环保性，由于它们不含铅元素，因此在使用过程中不会对环境造成污染。
高性能无铅压电陶瓷(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3的制备与性能
了制备 工 艺对 Ｂ Ｂ 一 ＮＴ Ｔ ６陶瓷 的 晶相 、 观 结构 与 介 微
电压 电性 能 的 影 响 。研 究 结 果 表 明 ， 结 方 式 会 对 烧 Ｂ ＴＢ 一 Ｎ Ｔ ６陶瓷 的 晶相和 性 能 产 生 一 定 的影 响 。电 学 性 能研 究 结果 表 明， 湿磨 盖烧 Ｂ Ｂ ６陶 瓷样 品 的 ＮＴ Ｔ一
化 银浆 ， ６ ０ ７ ０ 于 ０ ～ ０ ℃烧 银 ， 得 了 电极 的陶 瓷样 品 。 获 将 此 陶瓷 样 品在 ８ 。 Ｆ ０Ｃ— 的硅 油 中 。 加 ４ Ｖ／ 施 ｋ ｍｍ 的电 压极化 ２ ～ ３ ｍｉ ， 放置 一昼 夜再 测样 品的 电性 能 。 Ｏ ０ ｎ待
２ ２ 性 能测试 ．
高温下易挥发的物质。在 陶瓷的高温烧结过程中大量 铅 的挥 发势必 造成环 境 的污 染 ， 直接 危 害 人类 的 健 康 。
近年来 ， 随着人 们环保 意 识 的增 强 ， 无铅 压 电陶 瓷 的研 究成 为一个 热点Ｌ 。 １ ］
钛 酸铋钠 （ ｉ Ｎａ Ｔ ０ ） 为一 种 具 有 钙 钛 矿 Ｂ ｉ 作
１ 引 言
压 电陶瓷 作 为重 要 的 高 技 术 功 能 材 料 ， 超 声 换 在
为介质 滚 动湿 磨 ６ ， 后 烘 干 ， 用 锆 球 为 介 质 振 动 ｈ然 或
球 磨 ６ ， ８ ０ ０ Ｃ、 ｈ下 预 合 成 ； 成后 的陶 瓷 ｈ 于 ６ ～９ ０” ２ 合
粉 末充 分研 磨 并过 ６ ０目筛 后 ， 入适 量 的 粘 结 剂 ， 加 造
高， 不利 于工 业生 产 。本 文 旨在 采用传 统 陶瓷 工 艺 ， 通
过 改 善 其 工 艺 条 件 ， 备 高 性 能 的 （ ｉ Ｎａ ） 制 Ｂ Ｂ 。 ｉ 压 电陶瓷 ， ａ． Ｔ Ｏ 。 以适 应工 业 生产 。
batio3基无铅压电陶瓷的制备及性能研究
原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人承担本声明的法律责任。
学位论文作者签名：日期导师签名：日期学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解聊城大学有关保留、使用学位论文的规定，即：聊城大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人授权聊城大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。
学位论文作者签名：日期导师签名：日期摘要本文从以下两个方面对BaTiO3压电陶瓷进行性能改性：采用固相合成法制备了对BaTiO3进行A、B位掺杂的BaTiO3基无铅压电陶瓷，研究了等价或异价离子掺杂对BaTiO3压电陶瓷的结构和性能的影响；改进了压电陶瓷的工艺制备过程，研究了直接反应烧结法对BaTiO3基压电陶瓷的结构和性能的影响。
主要内容如下：1.采用与BaTiO3的Ba2+位、Ti4+位化合价相同的离子Ca2+、Sn4+、Zr4+的两种(Ca2+、Sn4+)或三种离子(Ca2+、Zr4+、Sn4+)对BaTiO3陶瓷进行取代改性，研究了离子取代改性后陶瓷的结构和电性能。
适量的离子掺杂后的陶瓷仍具有纯的BaTiO3钙钛矿相结构，随着Ca2+添加量的增加，陶瓷的正交-四方相转变温度(T O-T)逐渐向低温移动，Ca2+掺杂量较多时T O-T移到室温以下，Ca2+的掺杂基本上不影响陶瓷的居里温度(T C)。
Zr4+和Sn4+对陶瓷相转变温度的影响相似，均能提高T O-T，但是使居里温度T C剧烈下降，合适配比的Ca2+、Sn4+共同掺杂或Ca2+、Zr4+、Sn4+共同掺杂能够调节陶瓷的正交-四方相转变至室温附近，由于在正交-四方相转变区时Gibbs自由能曲面变的较平，使得正交相和四方相的稳定性相似，在极化过程中自发极化便有更多的可转向方向，从而使得陶瓷的压电性能较为优异，Ca2+、Sn4+共同掺杂或Ca2+、Zr4+、Sn4+共同掺杂的BaTiO3基压电陶瓷因此都获得了优异的压电性能。
无铅压电陶瓷的研究与应用进展
无铅压电陶瓷的研究与应用进展一、本文概述随着科技的进步和社会的发展，无铅压电陶瓷作为一种重要的功能材料，其在众多领域中的应用越来越广泛。
无铅压电陶瓷，顾名思义，是指那些不含有铅元素，同时具备压电效应的陶瓷材料。
这类材料因其独特的物理性质，如压电性、热释电性、铁电性等，使得它们在传感器、换能器、谐振器、滤波器、驱动器等电子元器件以及医疗、环保、能源、通信等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在全面综述无铅压电陶瓷的研究现状和应用进展。
我们将首先介绍无铅压电陶瓷的基本概念、性质及分类，然后重点论述其制备工艺、性能优化、改性方法等关键技术问题。
我们还将对无铅压电陶瓷在各个领域的应用情况进行深入探讨，分析其在不同应用场景中的优势和挑战。
我们将对无铅压电陶瓷的未来发展趋势进行展望，以期为推动该领域的研究和应用提供有益的参考。
二、无铅压电陶瓷的分类与性能无铅压电陶瓷，作为一种环境友好且性能优良的压电材料，近年来受到了广泛的关注和研究。
根据其组成和结构的不同，无铅压电陶瓷主要可以分为以下几类：碱土金属氧化物基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷、钨青铜结构无铅压电陶瓷以及其他复杂结构无铅压电陶瓷。
碱土金属氧化物基无铅压电陶瓷，如钛酸钡（BaTiO3）和钛酸锶（SrTiO3）等，具有较高的居里温度和稳定的压电性能。
这些材料在传感器、执行器以及谐振器等领域有着广泛的应用。
然而，它们的压电性能相对铅基压电陶瓷来说较低，因此，提高其压电性能是无铅压电陶瓷研究的重要方向。
铋层状结构无铅压电陶瓷，如铋酸钠（Bi2NaNbO7）和铋酸钾（Bi2KNbO7）等，具有层状结构和良好的压电性能。
这类材料的压电常数和介电常数都较高，因此在高频、高功率、高温等极端环境下具有广泛的应用前景。
然而，其居里温度较低，限制了其在高温领域的应用。
钨青铜结构无铅压电陶瓷，如铌酸钾钠（K5Na5NbO3）和铌酸钾锂（LiNbO3）等，具有良好的压电性能和较高的居里温度。
铌酸钾钠（KNN）无铅压电陶瓷制备方法研究
AbstractIn this paper, sodium potassium niobate (KNN) lead-free piezoelectric ceramic powders were synthesized by the hydrothermal method using KOH, NaOH, Nb2O5 as raw materials, and the lead-free piezoelectric ceramics were prepared by the pressureless sintering method. Also, The KNN piezoelectric powders and ceramics were prepared by the conventional solid-state reaction method using K2CO3, Na2CO3, and Nb2O5as raw materials. The structures and properties of the KNN powders and ceramics were studied by the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS), precision impedance analyzer (PIA), and so on.First of all，the hydrothermal synthesis conditions of NaNbO3 and KNbO3 powders were studied. For the NaNbO3 powders, the optimum hydrothermal synthesis conditions are as follows: the reaction temperature of 200℃, the filling degree of 60%, the Nb2O5 concentration of 0.125mol/L, the NaOH concentration of 2-5 mol/L, and reaction time of at least 6 hours. The KNbO3 powders could be synthesized in the appropriate hydrothermal conditions of reaction temperature of 220℃, the filling degree of 60%, the KOH concentration of 10mol/L, the Nb2O5 concentration of 0.125mol/L and reaction time of 24 hours.The phase structure of the KNN ceramic powders synthesized by hydrothermal method was studied. It has been shown that it is easy to synthesis the K-rich or Na-rich KNN limited solid solution. However, it is hard to get the single phase K0.5Na0.5NbO3 solid solution. Experimental results showed that when the K/Na molar ratio of the original solution is near 4.5, an intermediate state of two-phase coexistence could be observed in the XRD patterns. However, a single solid solution phase structure was formed in all of the other K/Na molar ratios of the original solution. When K/Na>4.5, a K-rich-based KNN limited solid solution (K-KNN) was formed. When K/Na<4.5, a Na-rich based KNN limited solid (Na-KNN) was formed. The product with two-phase coexistence was formed as K/Na=4.5.The solid-state synthesis technique of the KNN powders was also studied and results showed that the KNN powders with good performance could be obtained by calcining the prepared powder at 840℃.The effects of the sintering temperature, polarization voltage and polarization time onthe piezoelectric and the dielectric properties of the KNN ceramics were investigated. In the range of 1000-1060℃, with the increase of sintering temperature, the piezoelectric and dielectric constant of the KNN ceramics increased. With the increase of the polarization voltage, the piezoelectric constant of the KNN ceramic was improved. With the increase of the polarization time, the dielectric constant of the KNN ceramics showed a decreasing trend. Compared the KNN ceramics without polarization, the dielectric constant of the polarized KNN ceramics decreased obviously.The optimum electrical properties of the KNN ceramics by using the solid-state reaction synthesized powders are: d33 = 126 pC/N, Q m = 62.4202, K p = 0.5533, εr = 460.917. And the optimum electrical properties of the KNN ceramics by using the hydrothermal method synthesized powders are: d33 = 74Pc/N, εr = 613.434.Key Words: lead-free piezoelectric ceramics; (K,Na)NbO3 (KNN); hydrothermal method; solid-state method; properties目录目录第一章第一章 绪论 (1)1.1 1.1 引言 (1)1.2 1.2 压电材料基础 (1)1.2.1 1.2.1 压电效应与压电常数压电效应与压电常数 (1)1.2.2 1.2.2 压电性与晶体结构 (2)1.2.3 1.2.3 压电性与张量 (2)1.2.4 1.2.4 压电材料研发历程 (3)1.2.5 1.2.5 常用压电陶瓷的性能参数常用压电陶瓷的性能参数 (4)1.2.6 1.2.6 压电材料的应用 (5)1.3 1.3 无铅压电陶瓷国内外研究现状 (6)1.3.1 1.3.1 无铅压电陶瓷的提出及研究意义无铅压电陶瓷的提出及研究意义 (6)1.3.2 1.3.2 无铅压电陶瓷的研究体系无铅压电陶瓷的研究体系 (6)1.3.3 KNN 基无铅压电陶瓷研究现状 (9)1.4 1.4 主要研究内容主要研究内容........................................................................................................14 参考文献.. (15)第二章第二章 实验过程与研究方法实验过程与研究方法 (17)2.1 主要原料和实验仪器 (17)2.2 实验过程及方案 (18)2.2.1 .2.1 水热法制备水热法制备KNN 陶瓷粉体陶瓷粉体 (18)2.2.2 2.2.2 固相法制备固相法制备KNN 陶瓷粉体陶瓷粉体 (18)2.2.3 2.2.3 粉体制备压电陶瓷粉体制备压电陶瓷 (21)2.3 材料表征和性能测试 (27)2.3.1 X 射线衍射分析射线衍射分析 (27)2.3.2 2.3.2 扫描电子显微镜扫描电子显微镜扫描电子显微镜(SEM)(SEM)(SEM)和能谱和能谱和能谱（（EDS EDS））分析分析 (28)2.3.3 2.3.3 压电常数压电常数d 33分析分析 (28)2.3.4 2.3.4 介电常数介电常数ε分析 (28)2.3.5 2.3.5 机电耦合系数机电耦合系数Kp 和机械品质因数Qm 分析分析..............................................28 参考文献 (29)第三章第三章 水热法制备水热法制备KNN 陶瓷粉体及其表征 (30)3.1 3.1 前言前言 (30)3.2 NaNbO 3的制备与表征的制备与表征 (30)3.2.1 NaNbO 3的制备的制备 (30)3.2.2 3.2.2 不同不同NaOH 浓度下合成NaNbO 3的XRD 分析 (31)3.3 KNbO 3的制备与表征的制备与表征 (32)3.3.1 KNbO 3粉体制备条件粉体制备条件 (32)3.3.2 3.3.2 粉体的粉体的XRD 分析 (32)3.33.3.3 KNbO .3 KNbO 3的SEM 和EDS 分析分析 (34)3.4 3.4 水热合成水热合成KNN 粉体与表征 (35)3.4.1 3.4.1 原始溶液中原始溶液中K/Na=3时不同反应时间下产物的XRD 分析分析 (36)3.4.2 3.4.2 不同反应时间下的不同反应时间下的SEM 分析分析 (36)3.4.3 3.4.3 不同不同K/Na 摩尔比时所得KNN 的XRD 分析分析 (37)3.4.4 3.4.4 不同不同K/Na 摩尔比时所得KNN 的SEM 分析分析 (38)3.4.5 3.4.5 不同不同K/Na 摩尔比时所得KNN 的EDS 分析分析 (40)3.5 Sm 2O 3、B 2O 3掺杂对水热合成KNN 的形貌和相结构的影响 (42)3.5.1 3.5.1 掺杂掺杂Sm 2O 3的X RD 分析分析 (42)3.5.2 3.5.2 掺杂掺杂Sm 2O 3的SEM 和EDS 分析分析 (43)3.5.3 3.5.3 掺杂掺杂B 2O 3的XRD 和SEM 分析分析 (44)3.6 KNN 晶体结构分析晶体结构分析 (44)3.7 3.7 本章小结本章小结................................................................................................................46 参考文献.. (47)第四章第四章 KNN KNN 无铅压电陶瓷相结构与电学性能研究 (49)4.1 4.1 原材料的基本性能原材料的基本性能 (49)4.2 KNN 的相结构分析的相结构分析 (51)4.2.1 4.2.1 固相法制备固相法制备KNN 粉体的XRD 分析分析 (51)4.2.2 4.2.2 水热法制备水热法制备KNN 粉体的XRD 分析分析 (51)4.2.3 4.2.3 不同方法制备的粉体对不同方法制备的粉体对KNN 陶瓷相结构的影响陶瓷相结构的影响 (52)4.2.44.2.4 不同烧结工艺对不同烧结工艺对KNN 陶瓷相结构的影响陶瓷相结构的影响 (53)4.2.5 4.2.5 添加添加Sb 2O 3对KNN 陶瓷相结构的影响陶瓷相结构的影响 (54)4.3 KNN 陶瓷的SEM 分析分析 (55)4.3.1 4.3.1 不同粉体烧结不同粉体烧结KNN 陶瓷的SEM 分析分析 (55)4.3.2 4.3.2 不同工艺烧结不同工艺烧结KNN 陶瓷的SEM 分析分析 (56)4.3.3 4.3.3 添加添加Sb 2O 3烧结KNN 陶瓷的SEM 分析分析 (57)4.4 KNN 陶瓷的电学性能分陶瓷的电学性能分 (57)4.3.1 4.3.1 烧结温度对陶瓷电性能的影响烧结温度对陶瓷电性能的影响烧结温度对陶瓷电性能的影响 (60)4.3.2 4.3.2 极化电压对陶瓷电性能影响极化电压对陶瓷电性能影响极化电压对陶瓷电性能影响 (61)4.5 本章小结................................................................................................................62 参考文献..........................................................................................................................63 结论与展望....................................................................................................................64 致 谢谢. (66)第一章 绪论绪论1.11.1 引言引言引言压电陶瓷是实现机械能与电能相互转换的一类功能陶瓷，在传感、驱动、换能、谐振、滤波、蜂鸣、电子点火器等各种电子元件和器件方面有着广泛的应用。
铌酸钠钾基无铅压电陶瓷的成型工艺
铌酸钠钾基无铅压电陶瓷的成型工艺铌酸钠钾基无铅压电陶瓷是一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。
其成型工艺是制备铌酸钠钾基无铅压电陶瓷制品的关键步骤，直接影响到材料性能和产品质量。
本文将介绍铌酸钠钾基无铅压电陶瓷的成型工艺，并从原料准备、混合、成型、烧结和后处理等方面进行详细阐述。
一、原料准备铌酸钠钾基无铅压电陶瓷的原料主要包括铌酸钠、钾酸、碳酸铅以及其他添加剂。
首先需要准备高纯度的原料粉末，并对其进行筛分和烘干处理，以确保原料的均匀性和稳定性。
二、混合将经过处理的原料粉末按照一定的配方比例进行混合。
混合的目的是将各种原料充分均匀地混合在一起，以确保后续工艺过程中的一致性和稳定性。
混合的方式可以采用干法或湿法，具体选择根据实际情况而定。
三、成型成型是铌酸钠钾基无铅压电陶瓷制品的关键工艺步骤。
一般采用的成型方法有压制成型、注塑成型和浇铸成型等。
其中，压制成型是最常用的方法。
在成型过程中，需要控制成型压力、成型速度和成型温度等参数，以确保制品的密实度和尺寸精度。
四、烧结成型后的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷制品需要进行烧结处理。
烧结是将成型体在一定温度下进行高温加热，使其颗粒间发生结合，形成致密的陶瓷材料。
烧结过程中需要控制温度升降速度、保温时间和气氛等因素，以确保材料的烧结效果和性能。
五、后处理烧结后的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷制品还需要进行后处理。
后处理包括修整、抛光、测量和测试等环节。
修整是对制品进行尺寸修整和边角修整，以保证其外观质量。
抛光则是对修整后的制品进行表面处理，提高其光滑度和光洁度。
测量和测试是对制品进行性能测试和质量检验，以确保产品达到规定的技术指标。
总结：铌酸钠钾基无铅压电陶瓷的成型工艺是一项复杂而关键的工艺过程。
通过原料准备、混合、成型、烧结和后处理等步骤，可以制备出具有良好性能和稳定质量的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷制品。
随着科技的不断进步和需求的增加，铌酸钠钾基无铅压电陶瓷的成型工艺也在不断优化和改进，以满足各个领域的应用需求。
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渭南师范学院本科毕业论文题目：无铅压电陶瓷的制备及其研究进展专业：材料化学学院：化学与生命科学学院毕业年份：2013*名：**学号：*********指导教师：***职称：讲师渭南师范学院教务处制无铅压电陶瓷的制备及其研究进展丁妮(渭南师范学院化学与生命科学学院材料科学系09级1班)摘要：无铅压电陶瓷的开发和应用已经成为各个国家的研究热点。
因此本文总结了粉体的合成方法和无铅压电陶瓷的制备技术，并分析了当前应用最多的五类无铅压电陶瓷的特点和性能，最后指出其未来发展趋势。
关键词：无铅压电陶瓷；制备方法；水热法；陶瓷晶粒定向技术压电陶瓷是一种能够实现机械能与电能之间转换的新型功能材料，与压电晶体相比，具有易制成复杂形状、成本低、机电耦合系数大、压电性能可调节性好以及优越的光、电、热、磁力学性能和化学稳定性等优点，已广泛用于电子、通信、航空、发电、探测、冶金、计算机等诸多领域[1]。
传统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(60～70%以上)。
氧化铅是一种易挥发的有毒物质，在生产、使用及废弃后的处理过程中，都会给人类和生态环境造成损害。
PbO的挥发也会造成陶瓷中的化学计量比的偏离，使产品的一致性和重复性降低，需要密封烧结，使成本提高[2-6]。
因此，研究开发高性能的无铅压电陶瓷具有非常重要的科学意义和紧迫的市场需求，逐渐成为研究的热点。
特别是我国加入WTO后，能否成功开发出具有原始创新性的、拥有自主知识产权的、性能优良的无铅压电陶瓷体系，对我国压电陶瓷产业来说，既是严峻的生存挑战，又是腾飞的机遇。
1 无铅压电陶瓷的概念和分类无铅压电陶瓷是指不含铅的压电陶瓷，其更深层含义是指既具有满意的使用性又有良好的环境协调性的压电陶瓷，它要求材料体系本身不含有可能对生态环境造成损害的物质，在制备、使用及废弃后处理过程中不产生可能对环境有害的物质，也不对人类及生态环境造成危害[7]。
目前研究的无铅压电陶瓷材料按组成可分为以下几类：钛酸钡基无铅压电陶瓷、铌酸盐基无铅压电陶瓷、Na0.5Bi0.5TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、钨青铜结构无铅压电陶瓷和铋层状结构无铅压电陶瓷。
这些材料和传统的PZT基压电陶瓷相比，虽然有各自的特点，但压电性能比较差，不能完全取代目前广泛使用的PZT基压电陶瓷，为了提高无铅压电陶瓷的压电性能，人们已经在改变组分、掺杂改性等方面进行了大量的研究。
作为无铅压电陶瓷材料研究、应用的基础，制备方法在提高无铅压电陶瓷性能方面显得尤为重要。
2 无铅压电陶瓷的制备方法2.1 粉体制备方法目前，固相法由于具有成本低、产量高以及制备工艺较简单等优点而成为无铅压电陶瓷最常用的制备方法，但是通过该方法制备的粉体，各种原料很难混合均匀，易混入杂质，且粉料活性较差，煅烧温度高，易造成组分的挥发，影响烧结样品的致密化，从而降低了样品性能。
近几年来，人们开始研究软化学法制备陶瓷粉体以克服传统工艺的不足。
软化学合成方法由于具有化学计量比准确、化学均匀性高以及成相温度低、致密化程度高、电学性能优异等优点而备受青睐。
目前，制备无铅压电陶瓷的软化学方法主要有共沉淀法、溶胶-凝胶法、熔盐法和水热法等[8]。
2.1.1 共沉淀法共沉淀法为在含有多种金属离子的溶液中加入沉淀剂利用Ksp作为理论依据，使金属离子完全、同时沉淀[9]。
杜仕国等[10]将草酸滴人BaCl2和TiCl4(或Ti(NO3)4、Ba(N03)2)的混合水溶液中，得BaTi(C2O4)2·4H2O的高纯度沉淀，经过滤、洗涤、热分解后，得到BaTiO3纳米微粒。
因为共沉淀法在制备过程中就能完成反应及掺杂过程，故也可用于功能陶瓷的制备，如以H2Ti03、H2O2、NH3和Ca(NO3)2为原料，合成出CaTiO3。
此法也可用于制备ZrO2基陶瓷粉体，如Zr02-Y203、Zr02-MgO、Zr02-A1203等[11]。
共沉淀法的优点为原料和工艺条件可控，有利于杂质的排除，生成的产物具有较高的化学均匀性，粒度较细，颗粒尺寸分布较窄，可实现一定的形貌控制。
缺点为化学组分偏离且均匀性差，有粉体团聚现象，所以不适用于制备精确化学计量比的粉体。
2.1.2 溶胶-凝胶法溶胶凝胶法的基本原理是：易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化，再经干燥烧结等后处理得到所需材料[12]。
赵明磊等[13]发现用溶胶-凝胶法制备的组分为(Bi0.5Na0.5)0.94-Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷，其压电常数(d33=173pC/N)与传统工艺制备相同组分的无铅压电陶瓷(d33=125 pC/N)相比提高了约40%。
Hou等[14-15]采用溶胶-凝胶工艺制备了高度均匀、致密(相对密度达到90%以上)的K0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷，凝胶在700℃下煅烧2h能够得到纯的钙钛矿相的K0.5Bi0.5 TiO3粉体，烧结温度比用传统方法制备所需的温度低，较好的抑制了K和Bi组分的挥发，所以制得的K0.5Bi0.5TiO3的介电性能比较好，在1050℃时相对介电常数εr (1kHz)=690，介电损耗tgδ=0.052。
溶胶-凝胶工艺制备的无铅压电陶瓷的优点是：(1)反应易进行，反应温度低，能较好的抑制高温下易挥发组分的挥发，确保各组分的化学计量比，降低能耗；(2)其原料可被分散到溶液中形成低粘度溶液，可实现分子水平的均匀混合，可实现分子水平的均匀掺杂；(3)烧结出的无铅压电陶瓷比较致密，其压电和介电性能比较优异；(4)反应过程易于控制，设备简单，操作方便。
但是溶胶-凝胶工艺也存在原料昂贵，凝胶颗粒之间烧结性差、块体材料凝结性不好，干燥时收缩大等缺点。
2.1.3 熔盐法熔盐法是一种在较低的反应温度下和较短的时间内制备纯净粉体的简便方法。
所谓熔盐法，即将盐与反应物按照一定的比例配制反应混合物，混合均匀后，加热使盐熔化，反应物在盐的熔体中进行反应，生成产物，冷却至室温后，以去离子水清冼数次以除去其中的盐得到产物粉体。
熔盐法合成粉体可以分为两个过程：即粉体颗粒的形成过程和生长过程。
颗粒的形成过程依赖于参与反应的氧化物在盐中的溶解速率的差异。
因此，粉体的形态最初由形成过程所控制，随后由生长过程所控制[16]。
熔盐法合成无铅压电陶瓷粉体有以下优点:(1)操作过程简单，不需其它专用设备；(2)能使反应在较短的时间内和较低的温度下完成；(3)能够比较容易的控制粉体颗粒的形状和尺寸；(4)由于反应体系为液相，因而合成产物各组分配比准确，成分均匀，无偏析；(5)合成粉体的分散性很好，经溶解洗涤后的产物几乎没有团聚现象存在；(6)在熔盐的反应过程以及随后的清洗过程中，有利于杂质的清除，形成纯度较高的反应产物。
Zeng等[17]用不同的盐(NaCl，KCl，NaCl-KCl)成功合成了KxNa1-xNbO3陶瓷粉体，发现在低温750℃下形成了单一的钙钛矿相结构，不同的盐对粉体的形貌和化学组成有显著的影响，用这种方法制备的粉体基本上没有产生团聚现象。
程志政[18]采用熔盐法合成了(Na0.5K0.5)NbO3粉体，通过XRD和SEM分析表明：合成的(Na0.5K0.5) NbO3粉体无严重团聚现象，当盐与反应物质量比为1左右时，显微结构为球形颗粒，大小为100～150nm，当盐与反应物的质量比大于2时，显微结构为立方颗粒，大小为1µm左右。
1130℃下烧结20min的(Na0.5K0.5)NbO3-6mol%LiTa O3陶瓷具有最大的密度值ρ=4.38g/cm3，其各项压电性能达到最优值：相对介电常数εr=672，压电常数d33=123pC/N，剩余极化强度Pr=32μC/cm2，矫顽场强Ec=23kV/cm。
杨建锋等人[19]利用熔盐法合成纯钙钛矿结构K0.5Bi0.5TiO3(KBT)无铅陶瓷粉体与传统固相法相比，熔盐法合成温度显著降低且颗粒平均粒径明显减小。
固相法合成的粉体平均粒径为115nm，KCl含量5%和20%的熔盐法合成粉体平均粒径为78nm和67nm。
2.1.4 水热法水热法是利用高压釜里的高温、高压反应条件，采用水作为反应介质，实现目标产物的制备。
水热条件下离子反应和水解反应可以得到加速和促进，使一些在常温下反应速度很慢的热力学反应在水热条件下可以实现快速反应。
其优点是操作简单，其相对温度低；在密闭容器中进行，避免组分挥发；可以直接合成多组分物料，隔绝空气，避免了一般湿化学法需经烧结转化为氧化物这一可能形成硬团聚的过程；晶粒发育完整，团聚程度很轻且水热合成所用的原料比较便宜，能使难溶不溶的物质溶解，还可进行重结晶。
对压电常数较低的BNT基陶瓷来说，水热合成法可能是提高其压电性能的一条有效途径[20]。
周黎等人[21]利用水热法制备出了纳米(Bi0.5Na0.5)Ti03-Ba(Cu0.5W0.5)O3粉体，水热粉体表现出良好的压电活性，如达到130pC/N，远远高于BNT(d33=70pC/N)的压电性能，且粉体平均粒径在100nm以下。
2.2 压电陶瓷制备技术2.2.1 晶粒定向技术通过工艺控制，使晶粒择优取向，使陶瓷的性能呈现出明显的各向异性，从而在单方向上获得接近于单晶的性能，这是获得高性能压电陶瓷的又一重要途径，制备织构化陶瓷的基础是晶粒的各向异性生长。
所以，具有织构的陶瓷各向异性显著新型织构陶瓷的制备方法是通过热处理、模板晶粒生长，外加磁场等手段来实现的。
（1）热处理法热处理技术是在高温下施加外力使晶粒内位错运动和晶粒间晶界滑移，从而使陶瓷晶粒实现定向排列。
热锻热压热轧和超塑性变形均属于热处理技术。
其中，热锻法改性效果最明显。
日本学者Tadashi Takenaka等用热锻法制备了织构化的Bi4Ti3012陶瓷，其取向度达到了95%，但是此项技术主要应用在秘层状结构以及钨青铜结构等各向异性明显的压电陶瓷的织构化方面，而对钙钛矿结构的陶瓷的织构化则尚未见报道。
（2）模板晶粒生长技术模板晶粒生长技术是通过添加模板晶粒，是晶粒在基体定向排列生长的一种技术，通过流延法或者挤塑法使其定向排列。
崔春伟等[22]人采用模板晶粒生长技术在l300℃烧结制得织构化SBN陶瓷，其晶粒取向率达86%。
结果表明模板晶粒生长技术是使多晶陶瓷具有单晶性质的比较有效的方法。
Duran等[23]以针状的KSr2Nb5O15为模板，用流延法制备出(001)取向的织构化Sr0.53Ba0.47Nb2O6，其在1kHz下的介电常数达到7550，剩余极化强度为13.2µC/cm2，达到单晶的62%，压电常数为78pC/N，达到单晶的70%，结果表明模板晶粒生长技术是使多晶陶瓷具有单晶性质的比较有效的方法。