透明铁陶瓷
透明陶瓷用途
透明陶瓷用途
哎呀呀，今天咱来聊聊透明陶瓷的用途。
你知道吗，有一次我去朋友家玩，发现他们家的灯具特别漂亮，光线特别柔和均匀。
我就好奇地问朋友这是啥灯具啊，这么厉害。
朋友得意地说这可是用了透明陶瓷做灯罩的灯具呢！我当时就很惊讶，原来透明陶瓷还能用来做这个呀。
透明陶瓷在灯具上的应用可真是太妙了。
它让光线能够很好地穿透出来，而且还特别耐高温，不容易损坏。
想象一下，如果没有透明陶瓷，那灯具可能就没那么好看，也没那么实用了。
除了灯具，透明陶瓷还能用于很多地方呢。
比如说，在一些特殊的仪器仪表里，它能让我们清晰地看到里面的运作情况，就像给这些仪器安了一双透明的眼睛。
还有啊，在一些军事领域，透明陶瓷可以做成防护面罩啥的，又轻便又坚固。
总之呢，透明陶瓷的用途可多了去了，真的是让我们的生活变得更加丰富多彩呀！就像我朋友家那个漂亮的灯具一样，给我们带来了不一样的体验和惊喜呢！以后说不定还会有更多更有趣的透明陶瓷制品出现，想想都觉得很有意思呀！。
第3章铁电陶瓷5-PLZT
电光效应反映的是电场引起折射率变化，也即是引起折射 率椭球的形变和转动，可表示为
Bmn rmnp E p Rmnpq E p Eq
rmnp
－－线性电光系数，三阶对称张量
只有非中心对称的晶体才具有线性电光效应
Rmnpq －－二次电光系数，四阶对称张量
电控可变光散射效应：――粗晶材料（约大于3微米） • 大的电畴形成散射中心――改变透光率――图象存贮
• 电控可变表面形变效应：――细晶和粗晶材料――三
方晶相PLZT陶瓷――局部畴反转产生局部应变，使表
面形变――陶瓷表面光的衍射和散射。
电光应用
• 电控光阀
• 电控光谱滤色器 • 电光调制 • 图像存储
3.5 透明铁电陶瓷
1 铁电陶瓷的电光效应
光频介电常数
n
2...
一次电光效应，也称线性电光效应(Pockels效应)----介 质的光频介电常数（或折射率）与偏置电场成正比 二次电光效应（又称Kerr效应）－－介质的光频介电 常数（或折射率）与偏置电场的二次方成正比
• 在 PLZT 中 ， 不 同组成表现出不同 的电控双折射行为 ―― 分别表现出记 忆、线性、二次方 效应。
• 记忆特性――方形电滞回线 • 线性电光效应――一次电光效应――n E n = -(1/2) n13rcE3 , rc-- 一次电光系数 二次电光效应――n E2 n = -(1/2) n13RE32，R――二次电光系数
10 X10-12m/V
• PLZT陶瓷－－电光效应可通过改变组分加以控制
铁电陶瓷的电光效应
• 电控双折射效应
n ne no
• 电控光散射效应
PLZT透明铁电陶瓷简介--欢迎报考中国科学院上海硅酸盐研究所
电畴随 机无序 PLZT铁电透明陶瓷中电畴的形态 (a)未极化 (b)已极化
电畴有序排列； 随外电场转向 而转向。
关键区域：不同方向电畴之间的过渡区域 畴壁—光学折 射率不连续的区域当光入射到这里时，将发生折返；光 被散射，畴壁成为无数的散射中心，使原本透明陶瓷呈现 磨砂玻璃的性状入射光被衰减、屏蔽
PLZT透明陶瓷的电光应用——高速光开关
Collimator +
3 1 Input 3 Output I
OC
4
Coupler 2
PLZT晶 体
2
1
Output II
环形镜结构
由耦合器的同侧两臂连接构成。进入耦合器的光被分为两束，分别沿 顺时针和逆时针方向在环中传播，当两束光再次在耦合器中相遇时， 由其干涉决定光纤环形镜的输出特性，实现对光的调制。
PLZT透明陶瓷的电控光散射效应
最大透过率与 最小透过率之 比：100：1
利用电控光散射的光阀示意图
PLZT透明铁电陶瓷的其它效应
除了电控双折射以及电控光散射效应之外， 不同组成的 PLZT 材料还具有电致伸缩效应、 光致伏特效应、光致伸缩效应等，可根据不 同的效应实现材料的应用。
二、PLZT透明铁电陶瓷的发展和主要应用
PLZT透明铁电陶瓷的电控双折射效应
给各向异性的电介质施加外电场 E后，由于压电效应使晶 格产生畸变，介质的折射率n也随之变化，这种由于外电 场引起的晶体折射率的变化现象称为电控双折射效应。 n与E的关系：n=no+aE+bE2 +
电介质的折射率随外电场成线性变化的（由一次项 aE引起）称为一次电光效应； 折射率与电场成平方关系的（由bE2 项引起）称为二 次电光效应。
【精品文章】一文了解透明陶瓷材料
一文了解透明陶瓷材料
透明陶瓷具有陶瓷固有的耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度等特性，又具有玻璃的光学性能，在照明技术、光学技术、特种仪器制造、无线电子学、信息探测、高温技术以及军事工业等领域应用前景广阔。
目前，透明陶瓷得到了广泛研究，下面对几种透明陶瓷及其应用作具体介绍。
一、光学窗口用透明陶瓷
红外窗口材料广泛应用于军事，航天及工业等多个领域，可用于制造透明装甲、导弹头罩、高温观察窗口以及航空窗口等。
光学窗口用透明陶瓷主要有：红外透明Y2O3-MgO纳米复相陶瓷、MgAl2O4透明陶瓷、MgO 透明陶瓷、AlON透明陶瓷等。
图1 光学窗口用透明陶瓷性能要求
1、红外透明Y2O3-MgO纳米复相陶瓷
Y2O3陶瓷具有紫外–可见–红外的宽波段透过性能，高温下适中力学性能以及抗热震性，特别是Y2O3具备极低的高温辐射系数，但传统制备过程中高温烧结会导致晶粒异常长大，影响其高温力学性能以及抗热震性，限制了Y2O3在高马赫数导弹红外窗口/整流罩上的应用。
在MgO–Y2O3体系中，常压且低于2110℃时为稳定的两相混合物，因此在烧结过程中MgO- Y2O3纳米复相陶瓷中Y2O3相和MgO相的晶界相连，充分利用两相晶粒的钉扎效应来抑制晶粒的生长，减少了因两相折射率不同而产生的散射，从而获得出色的中波红外透过率及透过范围，此外，MgO–Y2O3纳米复相陶瓷拥有极低的高温辐射系数、高温下优良的机械性能、适中的热学性能以及仅次于蓝宝石的抗热震性。
透明陶瓷概念
透明陶瓷概念
透明陶瓷是一种具有高透明度、高硬度、高强度和耐高温等特性的陶瓷材料。
与传统的陶瓷材料相比，透明陶瓷具有更好的光学性能和机械性能，因此在光学、电子、医疗等领域得到广泛应用。
透明陶瓷的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、热压法、化学气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法，通过将金属离子和有机配体溶解在有机溶剂中，形成溶胶，然后加入凝胶剂使溶胶凝胶化，最后在高温下热处理得到透明陶瓷。
透明陶瓷的应用领域包括光学领域、电子领域、医疗领域等。
在光学领域，透明陶瓷可以用于制作高透明度的光学器件，如激光器、光纤等；在电子领域，透明陶瓷可以用于制作透明电极、透明导电膜等；在医疗领域，透明陶瓷可以用于制作人工关节、牙科修复材料等。
ALON
左边是AION1.6 英寸厚的金属
铝
三、AlON透明陶瓷的性能
影响因素
陶瓷是一种多晶材料，其性能不仅与材料的组成有关，而且与材料的 显微结构有密切关系。
微观结构：气孔，缺陷，晶界，第二相等
制备工艺：粉体的制备会直接影响烧结，而烧结过程直接影响陶瓷的 显微结构的晶粒尺寸和分布，气孔尺寸和分布，以及晶界体积分数等 参数，进而对性能产生重要影响。因此制备工艺从粉体制备到最后抛 光打磨处理对AlON透明陶瓷的性能有着不可忽视的影响，要想获得 性能优异的AlON透明陶瓷必须在每一道工序上都要认真设计。
后处理工艺 04
二、AlON透明陶瓷的制备工艺
粉体制备
透明陶瓷粉体制备要求:高纯,超细,粒径 分布范围窄,颗粒大小均匀。
制备AlON粉体的方法有：一是AlN和 Al2O3直接反应合成的固相反应法;二是 氧化铝还原氮化法，其还原剂通常有C、 Al、N H3和H2;三是使金属Al粉和氮的 氧化物通过燃烧反应生成AlON（自蔓 延法）;四是利用气态AlCl3和其它气体 通过气相反应获得。
一、AlON透明陶瓷简介源自ALON是一种多晶体，并且完全是透明的， 其晶粒大小为80～250微米。从外表看 ALON板就像蓝宝石，ALON的化学公式 为 Al(64+x)/3O32-xNx ， 式 中 的 X 可 以 从 2 到5。
二、AlON透明陶瓷的制备工艺
粉体制备 01
成型工艺
02
烧结工艺
03
其他
由于其耐磨性，可用作超市 及零售店的POS机扫描窗 口用材料；由于其抗化学腐 蚀性，可用作半导体工艺设 备用陶瓷材料，以及导弹电 磁导航系统、热喷涂层材料 和大口径大炮的点火装置等 。
四、AlON透明陶瓷的应用与发展
透明陶瓷
结活性、自身含有过多的杂质元素(如氧等)，这些都
成为制约非氧化物透明陶瓷实现成功烧结并得到广泛 应用的主要因素。但经过各国研究人员的共同努力和 深人研究，现已经成功地制备出了多种透明度很高的 非氧化物透明陶瓷，其中最典型的是AIN、GaAS、 MgFZ、ZnS、CaFZ等透明陶瓷。
钇铝石榴石透 明陶瓷 钇铝石榴石化 学式 Y3Al5O12， 是一种优良的 激光基质。主 要应用于医学 和高能物理领 域。提高透明 性和光输出率 仍是研究的关 键技术问题。
透明氧化铝陶瓷的制备
透明三氧化二钇陶瓷的制备
透明氧化铝陶瓷的制备
方法一 放电等离子烧结（SPS） 透明氧化铝陶瓷的SPS 烧结 近几年也得到研究和探索。Dibyendu】【1以平均粒径为100 nm 的高纯氧化铝为原料，在不使用任何添加剂的情况下采用SPS烧 结，工艺条件为压力275 MPa，最高烧结温度1150℃，制备了 平均晶粒尺寸为0． 3 μm，硬度达到23 GPa 的透明氧化铝陶瓷。 Jiang 等】【2采用高纯纳米氧化铝粉( ＞ 99． 995%) ，0.2 wt% MgO( 以 硝酸镁形式加入) 作为烧结助剂，SPS 烧结工艺为 真空条件下90 MPa 压力，在3min 内温度从室温升至600 ℃，然 后快速升温至1300 ～ 1700℃，保温3 ～ 5 min。结果表明， 1300 ℃ × 5 min 条件SPS 烧结的试样达到完全致密化，晶粒尺 寸仅为0．5 ～ 1μm，在中红外区透光率可达85%，而经1700 ℃ × 3 min 条件下SPS 烧结试样，晶粒尺寸迅速增大至5μm 左 右。Michael 等】【3同样采用SPS 烧结制备了透明氧化铝陶瓷， 并研究SPS过程中添加剂种类及含量对 氧化铝透光性的影响。 研究发现使用Mg、Y、La 三元复合添加剂，总质量为450 ppm 时，氧化铝陶瓷的直线透光率能达到57%。
PMN-PT
2014 年春季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目：现代光学材料与技术选讲学生所在院（系）：理学院物理系学生所在学科：姓名：学号：学生类别：统招题目：PMN-PT功能材料PMN-PT功能材料1、PMT-PT功能材料的定义及性质研究PMN—PT它是一种新型驰豫型铁电体，由于具有优越的压电性备受关注。
PMN-PT光电透明陶瓷属于钙钛矿型多晶结构，可以用ABO3表示:(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT)。
其中A位为Pb元素，B位为Mg、Nb和Ti元素。
为了达到最佳的透光效果和电光系数，某些元素如Ba或La被加入到PMN-PT中，部分取代A位的Pb元素。
PMN-PT材料成分分布被分为3个主要区域:二次方区、存储区和线性区。
光电材料的成分主要分布在二次方区域，且二次方区域的x取值为0.1～0.35。
PMN—PT是具有各向同性的最小能量稳定结构和易被扭曲的电场。
在外电场作用下，所有的畴都倾向于外电场排列，即发生极化，光就会产生双折射，从而表现出很强的电光效应。
下图所示为ABO型3钙钛矿石基本结构单元。
图1ABO型钙钛矿石基本结构单元32、PMT-PT的制备工艺2.1.氛化物固相反应法要求反复高温锻烧(>900℃)和长时间保温(一24h)，使在较低温度下首先生成的烧绿石相转变为钙钦矿相。
重复锻烧过程增大了钙钦矿相量，但因为Mgo与烧绿石相反应的活性低，仍然有较多的烧绿石相存在。
2.2、二步合成法烧绿石相在较低温度下就能生成，而且很难转变为钙钦矿相。
二步合成法就是要通过形成一种中间物质来绕过烧绿石相的形成过程，依据中间物质的不同，主要有两种。
（1）铌铁矿法：g M O 和25Nb O 预先反应合成妮铁MgNb2O6，其结构与PMN 的结构很相似，然后与扩散能力强的PbO 与之反应生成PMN 。
（2）钨猛铁矿法：PbO 和25Nb O 首先合成钨锰铁矿32b P Nb O :等B 空位的中间物质，然后与g M O 合成钙钦矿型PMN 陶瓷。
功能材料透明陶瓷2
长方向移动, 即所谓的红移趋
11
1. 光学透明性的影响因素
随着温度上升, 折 射率增大, 透过率 逐渐减少, 所以折 射率随温度的变 化而影响到透过 率。
温度、透过率与折射率之间的关系
12
1. 光学透明性的影响因素
对于透明材料的红外截 止波段, 随着温度的升 高而使原子能量增大, 原子的振动频率增大, 因而共振吸收截止频率 增大, 因此红外截止波 长缩短, 具有蓝移的趋 势。
折射率不连续界面的散射系数(图c所示)。
17
1. 光学透明性的影响因素
1.4 显微结构的影响 1.4.1 气孔率 对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔率,可更细分 为气孔尺寸、数量、种类。普通陶瓷即使具有高的密度, 往往也不是透明的, 这是因为其中有很多闭口气孔, 陶瓷体 中闭口气孔率从0.25%变为0.85%时, 透过率降低33%。 根据平均气孔的大小, 产生的影响也不同: 在气孔直径小于光波波长λ/3时, 会产生Rayleigh 散射; 当 气孔直径与光波波长λ相接近时, 会产生Mie散射; 当气孔直径大于光波波长λ时, 会产生反散射折射。
对于透明陶瓷材料, 可理解 为通过晶界把晶体颗粒方向 无序结合在一起的多晶体, 因此透明陶瓷的透过率可按 照单晶体进行参照分析。对 于有些材料如半导体材料, 如果环境温度升
高到足够的程度, 在导带中的热激发电子能够吸收较少的能量,
从而在带内进入更高的能态, 使得电子在足够的温度下能够有
更多的机率进入导带, 这就使得紫外截至波段随着温度向长波
在本征吸收带, 非金属材料对于 光子的吸收有如下3种机理: 电子 极化; 电子受激发吸收光子而跃 迁禁带; 电子跃迁进入位于禁带 中的杂质或缺陷能而吸收光子。
透明陶瓷的透明原理
透明陶瓷的透明原理透明陶瓷是一种具有优秀透光性能的陶瓷材料，能够让可见光尽可能地透过而不发生散射或吸收。
其透明原理主要涉及材料的组成和微观结构，下面将从这两个方面展开讨论。
首先，透明陶瓷的透明性与其组成有关。
通常，透明陶瓷是由无机晶体材料制成的，如二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）等。
这些无机晶体材料具有高度有序的结构，其原子或分子排列非常规律，从而使得透明陶瓷具有透明度高的特性。
例如，二氧化硅在固态中由均匀紧密排列的SiO4四面体构成，这种有规则的排列能让可见光在材料之间自由传播。
而切割成薄片后，透明陶瓷材料能够让可见光透过，使得我们能够清晰地看到透明陶瓷的内部情况。
其次，透明陶瓷的透明性与其微观结构以及光与物质相互作用有关。
透明陶瓷中的晶体在微观上呈现出较小的晶粒尺寸和较少的晶界，这种结构有助于减少杂质的存在，从而减小光的散射和吸收。
另外，透明陶瓷材料通常具有较高的密度，使得光子在材料中传播时与材料发生的相互作用较少。
例如，氧化铝由高纯度的氧化铝粉末烧结而成，其晶体内部几乎没有气孔和缺陷，因此能够实现良好的透明性能。
此外，透明陶瓷材料还可以通过改变其化学成分和制备工艺来调节透明性能。
例如，在氧化铝陶瓷中引入不同的掺杂物或改变烧结温度可以控制晶体的尺寸和形状，从而影响其对光的散射和吸收。
此外，还可以通过热处理和物理外场处理等方法来提高透明陶瓷材料的透明性。
总之，透明陶瓷的透明原理主要涉及其组成和微观结构。
透明陶瓷由有序排列的无机晶体材料构成，其微观结构特点使得光能够在其中自由传播，从而实现高透明度。
此外，改变化学成分和制备工艺也可以调节透明陶瓷的透明性能。
这些透明原理的理解对于研发和应用透明陶瓷具有重要的意义。
功能陶瓷材料及应用铁电陶瓷篇
§1.5 铁电陶瓷的应用
• 铁电陶瓷一般具有如下特性： ）higher dielectric constants (K = 200-10000) than ordinary insulating substances ( K= 5-100), making them useful as capacitor and energy storage materials. ）relatively low dielectric loss (0.1%-5%) ）high specific electrical resistivity ( > 1013 -cm) ）moderate dielectric breakdown strengths (100-120KV/cm for bulk and 500-800kV/cm for thin films) ）nonlinear electrical behavior (hysteresis loop) which results in an electrically variable dielectric constant ）electromechanical and electrooptic properties
U
+22 to -56
V
+22 to -82
III 类: 半导型陶瓷电容器--晶界层电容器 • 半导化SrTiO3, BaTiO3等陶瓷材料
陶瓷电容器的种类:
• 薄膜电容器 (Thin-Film Capacitors) • 厚膜电容器 (Thick-Film Capacitors) • 园片电容器 (Single-Layer Discrete Capacitors) • 多层电容器（Multilayer Ceramic Capacitors, MLCC） • 阻挡层电容器 （Barrier-Layer Capacitors）
铁电陶瓷材料
铁电陶瓷材料院系：材料与冶金专业：金属材料工程班级：10-材料-1 学号：1061107127 姓名：周联邦日期：2012-12-3摘要：本文论述了铁电陶瓷的性质、原理、效应。
着重介绍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。
最后，对未来的研究与应用前景进行了展望。
关键词：铁电陶瓷；铁电性；性质；效应；钙钛矿；应用；研究铁电陶瓷是指具有铁电性的陶瓷。
材料在一定温度范围内能够自发极化，且自发极化能随外电场取向的性质。
铁电陶瓷特性铁电陶瓷，主晶相为铁电体的陶瓷材料。
它的主要特性为：(1) 在一定温度范围内存在自发极化，当高于某一居里温度时，自发极化消失，铁电相变为顺电相；(2) 存在电畴；(3) 发生极化状态改变时，其介电常数-温度特性发生显著变化，出现峰值，并服从Curie-Weiss 定律；(4) 极化强度随外加电场强度而变化，形成电滞回线；(5) 介电常数随外加电场呈非线性变化；(6) 在电场作用下产生电致伸缩或电致应变。
(7) 电性能：高的抗电压强度和介电常数。
低的老化率。
在一定温度范围内介电常数变化率较小。
介电常数或介质的电容量随交流电场或直流电场的变化率小。
铁电陶瓷原理某些电介质可自发极化，在外电场作用下自发极化能重新取向的现象称铁电效应。
具有这种性能的陶瓷称铁电陶瓷。
铁电陶瓷具有电滞回线和居里温度。
在居里温度点，晶体由铁电相转变为非铁电相，其电学、光学、弹性和热学等性质均出现反常现象，如介电常数出现极大值。
1941 年美国首先制成介电常数高达1100的钛酸钡铁电陶瓷。
主要的铁电陶瓷系统有钛酸钡- 锡酸钙和钛酸钡-锆酸钡系高介电常数铁电陶瓷, 钛酸钡-锡酸铋系介电常数变化率低的铁电陶瓷，钛酸钡-锆酸钙-铌锆酸铋和钛酸钡－锡酸钡系高压铁电陶瓷以及多钛酸铋及其与钛酸锶等组成的固溶体系低损耗铁电陶瓷等。
铁电陶瓷
(3) 薄膜材料制备工艺。
（三）透明铁电陶瓷
一、透明铁电陶瓷的组成和相图
由于气孔相、晶界和杂质相的散射，一般多晶体陶瓷是不透 明的，通过适当的工艺，可以控制其显微结构和晶界性质，使
之成为透明陶瓷，一般 Al2O3 、 Y2O3 、 MgO、 BeO、 ThO等都
可制成透明陶瓷。 PLZT 既有透明性，又有铁电和压电性，其光学性质与铁电
•压电陶瓷超声波焊接
压电超声马达
世界上最小的马达（电机）：重36mg，长5mm，直径 1mm，可作为人造心脏的驱动器。
压电喇叭应用实例
N506i V501T
•压电陶瓷超声清洗
•压电陶瓷探伤仪
•压电陶瓷测厚仪
•压电陶瓷加湿器
压电陶瓷变压器雷 达显示器高压电源
压电变压器电警棍
•压电陶瓷喷墨打印
的电场时，那些取向和电场方向一致的畴生长变大，而
其它方向的畴收缩变小，随后产生净极化强度。
铁电陶瓷与其它的电介质陶瓷不同，它的极化强度 不与施加电场成线性关系，并具有明显的滞后效应。
饱和极化强度Ps
剩余极化强度Pr 矫顽电场强度Ec
饱和电场强度Esat
铁电体的电滞回线
主要内容
一、 压电陶瓷
二、 热释电陶瓷
•压电陶瓷内部结构（电畴形成）
由于压电陶瓷极化后具有压电性，因此，构成陶瓷
的晶体必须是铁电体。铁电体从顺电相转变为铁电 相时具有自发极化，自发极化方向一致的区域成为 电畤。铁电畴之间的界面称为电畤壁。两电畤平行 排列的边界称为180°畴壁，两电畤互相垂直的边界
称为90°畴壁。
相邻两个畴中自发极化方向只能成90°角或180°角， 相应电畴交界面就分别称为90°畴壁和180°畴壁。
荧光透明陶瓷用途
荧光透明陶瓷用途
荧光透明陶瓷是一种新型荧光转换材料，它基于先进的透明陶瓷烧结技术制备而成。
这种材料能够将不可见的光转换成可见的荧光，并具有高亮度、高透过率、高稳定性等优点。
由于这些特性，荧光透明陶瓷在多个领域都有广泛的应用。
首先，在照明领域，荧光透明陶瓷可以被用于制造高效、节能的照明设备，如LED灯具和显示器背光。
这种材料的光效高、稳定性好，能够提高照明设备的能效和寿命。
其次，在显示领域，荧光透明陶瓷可以用于制造高清晰度、高亮度的显示器。
由于其优异的透光性和稳定性，这种材料能够提供出色的色彩表现和动态对比度，为观众带来极致的视觉体验。
此外，在太阳能领域，荧光透明陶瓷也可以用于制造高效、耐用的太阳能电池板。
这种材料能够吸收太阳光并转换成荧光，然后通过特殊的能量转换机制将荧光转换成电能，从而提高太阳能电池的发电效率。
总的来说，荧光透明陶瓷是一种具有广泛应用前景的新型材料，其独特的特性和优良的性能使得它在照明、显示和太阳能等领域都具有一定的应用价值。
随着科技的不断发展，这种材料还有望在更多领域得到应用和推广。
功能材料-功能陶瓷
由功能陶瓷材料制作的电容器、压电元 件、磁性元件、热敏电阻、压敏电阻、 气敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻等已在 能源开发、空间技术、电子技术、传感 技术、激光技术、光电子技术、红外技 术、生物技术、环境科学等领域得到广 泛的应用。
因为功能陶瓷 应用的范围广、 场合多，按材 料的功能可以 把陶瓷分为许 多类。
气敏陶瓷
— 利用气氛变化引起电阻和电流变化的特 异性能制备的陶瓷
左：汽车尾气检测氧传感器 右：装载去除尾气催化剂的蜂窝陶瓷
生体组织器官的一类陶瓷材料
陶瓷牙齿
生物陶瓷关节
透明陶瓷
一般来说，陶瓷都是不透明的，可是今天 人们确实得到了和玻璃一样透明的陶瓷。那末 陶瓷是怎样变成透明的呢 ? 这还得从陶瓷材料 的内部结构讲起，无论是我们日常生活中使用 的陶瓷器皿，还是新技术中应用的各种特种陶 瓷如氧化物、碳化物、氮化物等陶瓷材料，尽 管它们的化学成份各不相同，以及制品的外形 千差万别，可是如果把它们切磨成很薄的片子 放在显微镜下进行观察的话，发现它们都有一 个共同的特征，即含有无数个很细小的晶粒， 在晶粒与晶粒之间是一些玻璃状的物质和气孔， 如下图所示。
(a) 极化处理前
但当陶瓷片加上电场以后，这些电畴就会在电场 的作用下发生极化 (图 b) ，极化后的电畴排列比
较规矩(图c) 。
直流电场E 剩余极化强度
电场作用下的伸长 (a) 极化处理前 (b) 极化处理中
剩余伸长 (c) 极化处理后
这样，陶瓷片就和某种晶体一样了，能使射入陶 瓷片的一束光通过陶瓷片后变成两束光，在光学上 这种现象叫做双折射效应，由于它是加了电场以后 才产生的。电场去掉后，双折射效应又没有了，所 以这种双折射效应又叫做电控双折射效应。 如果再在陶瓷片的前后以一定方式放上一对偏振 方向互相垂直的偏振片的话，当陶瓷片上不加电场 时，这陶瓷片就是各向同性的，由了两个偏振片互 相垂直，因此从第一个偏振片 ( 起偏镜 ) 射出的偏振 光经过陶瓷片后就被第二个偏振片 ( 检偏镜 ) 挡住， 光强变得最弱，这时系统处于关态。
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一、什么是透明铁电磁材料
透明铁电陶瓷诞生于七十年代初，它除了和透明陶瓷家族的其它成员一样，象玻璃般地透明外，还有一般铁电陶瓷的特性。
所谓"透明"就是能透过光线，而且透过它能看清对面的东西。
"铁电陶瓷"就不能依此类推，说它是含铁的陶瓷。
其实一般铁电陶瓷本身并不含铁，尤其是透明铁电陶瓷如果含有少量铁会大大改变它的光学性能，稍多含量的铁就会使它变成完全不透明，"铁电"二字的由来只是因为它具有和铁磁体相对应的一些性能。
其电性与铁磁体的磁性几乎一一对应，人们就称它为铁电体，透明铁电陶瓷只不过是一种透明的多晶铁电体。
目前制得的透明度高、电光性能好的铁电陶瓷是一种锆钛酸铅镧陶瓷。
透明铁电陶瓷的本领很大，它能把电，光，机械形变等几个物理量结合在一起相互发生作用，因而在新技术中有许多奇妙和功能，如用它做成的立体眼镜能在电视机荧光屏上看到有空间三维立体概念的景物，它对电光技术，彩色电视的发展将起很大的促进作用。
铁电陶瓷材料的研究现状和应用
2013-08-02 15:33:00
1、层状铁电陶瓷
（1）Bi系
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（简称PZT）系列。
此系列的突出优点是剩余极化较大Pr（10~35 μC/cm 2）、热处理温度较低（600℃左右）。
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。
而铋系层状钙钛矿结构材料属于铁电材料类且性能较好又不含铅，因此受到人们的广泛关注。
（2）(Pb,Ba)(Zr,Ti)O3系
(Pb,Ba)(Zr,Ti)O3（简称PBZT）系陶瓷与Pb(Zr,Ti)O3(PZT)同属于ABO3型钙钛矿结构，具有较大的电致伸缩应变，在电子微位移动领域已得到广泛应用。
但在使用过程中发现这类铁电陶瓷因其脆性和较低的强度影响了其产品的耐久性和使用寿命，因此改善其机械性能已引起人们的重视。
2、弛豫型铁电陶瓷
弛豫型铁电体（relaxation ferroelectrics，简称RF）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（ε*(ω) =ε'(ω) ?ε"(ω)，ω为角频率）的实部ε'(ω)随温度变化呈现相对宽且变化平缓的峰，其最大ε'(ω)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（structureglass）化转变、自旋玻璃（spin glass）化转变的特征极为相似。
所以，弛豫型铁电体又被称为极性玻璃（polar glass），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。
3、含铅型铁电陶瓷
铌镁酸铅Pb(Mg1.3Nb2.3)O3(简称PMN)铁电陶瓷材料以很高的介电常数、相当大的电致伸缩效应、较低的容温变化率和几乎无滞后的特点，一直受到人们的关注，在多层陶瓷电容器、新型微位移器、执行器和机敏材料器件及新型电致伸缩器件等领域有着巨大的应用前景。
4、无铅型铁电陶瓷
BaTi2O5(简称BT2)粉体不含铅，是一种新型绿色环保的铁电材料，近几十年来，人们一直认为BT2 是一种顺电材料，其热稳定性差，高温易分解，当温度高于1150℃时分解为BaTiO3(BT)和Ba6Ti17O40(B6T17)。
直到2003年人们才发现了合成的BT2单晶具有优异的铁电性。
而采用浮区- 熔融法和淬火法合成的多晶体在475℃时，沿b 轴方向也显示出较高的介电性能。
但利用这些方法难以获得大尺寸的晶体，故很难在实际中应用。
因而，有必要采用常规的烧结方法来制备多晶BT2。
由于BT 2的热稳定性差，所以不能采用固相合成法获得单相的BT2粉体，只能采用液相合成法合成单相BT2 粉体。
5、反铁电陶瓷
锆锡钛酸铅Pb(Zr,Sn,Ti)O3(简称PZST)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铅Pb(Zr,Ti)O3（简称PZT）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。
上世纪80 年代后期，具有大电致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有源材料方面的研究工作逐步出现。
美国Pennsylvania 大学材料研究所开展了PZST反铁电陶瓷作为大位移致动器有源材料应用的可行性研究工作，针对“方宽”型电滞回线的PZST 反铁电陶瓷进行了一系列改性优化，降低相变场强，增大纵向应变量，最大纵向应变量达到0.85%（相变场强为48 kV/cm，电滞宽度为20 kV/cm），指出“方宽”型电滞回线的反铁电陶瓷在交变电场下表现出严重的电滞损耗，因而不适于交变状态下应用。