立题的依据及科学意义

近几年，全世界范围内无铅压电陶瓷研究领域取得了较大的进展，出现了几种具有较好应用前景的材料体系，如日本丰田研发实验室以及DENSO公司的研究人员研制出一种以铌酸碱盐为基础的陶瓷制品；日本科学技术振兴机构与物质材料研究机构的联合研究小组开发出一种基于新原理的钛氧钡系列的压电材料。然而，这些材料与锆钛酸铅（PZT）基陶瓷相比还有很多不足之处，如：制备的无铅压电陶瓷压电性能偏低，使用范围偏窄；无铅压电陶瓷的理论研究尚不成熟，大都还借鉴于PZT基压电陶瓷的经验。

当前研究的无铅压电陶瓷主要有钛酸钡基无铅压电陶瓷、钛酸铋钠基无铅压电陶瓷、铌酸盐基无铅压电陶瓷、钨青铜结构无铅压电陶瓷和铋层状结构无铅压电陶瓷五大类。在这其中，钛酸铋钠基无铅压电陶瓷被认为是具有较好发展前景，可能替代PZT的一种重要材料。日本学者Takenaka等人经过长期的改性研究已经解决了钛酸铋钠陶瓷难于极化的问题。国内也有几家高校和研究所，如中国科学院上海硅酸盐研究所、天津大学、武汉理工大学、南京工业大学等也在研究钛酸铋钠基无铅压电陶瓷。

目前，关于无铅压电陶瓷的研究主要还是在实验室进行，考虑到价格因素和产品稳定性能等因素影响，有关产品尚未见大规模生产，但是相关的生产技术和方法现已申请了大量的专利，这些专利技术除部分为美国、俄罗斯申请外，大部分为日本人占有。

在制备技术方面，除传统固相反应法外，各种制备工艺如低温烧结、微波烧结、水热合成、溶胶-凝胶合成、共沉淀等方法也在积极探索之中。近年来，日本学者发展的软溶液制备技术引起能耗少、环境协调性好、形状可任意等特点受到普遍关注。因此，如何把最近几年发展起来的材料制备的新方法技术应用到无铅压电陶瓷制备中，研究出新型的、简便合理的合成方法和制备工艺也是人们潜心探索的一个重要方面。

2004年8月13日欧盟正式启动的《报废电子电器设备指令》（WEEE）和《关于在电子电器设备禁止使用某些有害物质指令》（ROHS）两项关于电子垃圾的法规，并正式出台《电子垃圾处理法》，WEEE要求生产商(包括其进口商和经销商)在2005年8月13日以后，负责

回收、处理进入欧盟市场的废弃的电气和电子产品，并在2005年8月13日后投放市场的电气和电子产品上加贴回收标识。ROHS指令则要求，2006年7月1日以后投放欧盟市场的电气和电子产品不得含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等6种有害物质。

据报道2004年中国出口欧盟涉及两项指令的产品已达到500亿美元，2005年甚至可能达到600亿美元。而中国有关部门在2003年进行的一次初步调查显示欧盟两项指令付诸实施后，中国对欧盟出口中约120亿美元的机电产品将可能被欧盟拒之门外。中国电子进出口总公司也表示，这对中国产品进入欧盟市场产生了巨大影响，据报道，每出口一台彩电或一部手机就要征收高达1-20欧元的垃圾回收费。2002年中国电子进出口总公司对欧盟出口额为 1.3亿美元，属于指令范围内产品占出口额70％，2004年预计出口额将达1.5亿美元，但两项指令的实施将使电子产品出口减少30％至50％。

压电陶瓷全球每年有几十亿美元的市场，其中以美国(约3亿美元)、日本(约9亿美元)、欧洲和中国为主要市场，目前正以平均8.9％的速度增长。随着美、日和欧洲将生产企业进一步向中国转移，我国市场的增长速度将比平均值更大。据统计，2000年中国内地压电陶瓷的专业生产企业近150家，压电陶瓷的年产量超过300吨，各种元器件产量达5亿只以上，而且正以每年平均增长率8-10%的速度增加。可见，本项目国内外市场需求巨大，有极大的经济效益。从立法、贸易壁垒(WTO)和增强企业在国内外市场的核心竞争力等方面来看，进一步深入研究和开发无铅压电陶瓷材料和器件是具有战略性意义的项目。