课题研究内容： 铁电固溶体材料具有优异的介电、压电等物理性能，在压电换能器、传感器和滤波器等领域具有广泛的应用前景。高性能的压电器件需要高性能的压电材料，如具有巨压电性的弛豫铁电晶体。另外，随着人们对环境保护意识的觉醒，需要开发出环境友好型的无铅压电材料。 本课题包括以下几个方面的研究内容： 1) 无铅压电陶瓷制备研究，探索高性能无铅压电陶瓷的制备工艺； 2) 基于高性能弛豫铁电晶体和无铅压电陶瓷材料，系统研究铁电固溶体的宏观压电性的物理机理，并研究掺杂离子对基体性能产生影响的物理机理，为进一步提高其压电性提供理论指导； 3) 利用共振-超声联合测试法对固溶体压电材料，利用超过独立电机系数数目的实验测试数据准确推导晶体材料自洽全矩阵宏观机电系数。 主要创新点： 1) 通过元素掺杂调控无铅压电陶瓷的压电性能； 2) 通过优化烧结温度和极化条件，使得材料具有更好的温度稳定性； 3) 提出了共振-超声联合测试法，解决了传统共振测试方法测量误差较大的问题。 成果鉴定及获奖情况： 本研究团队在铁电固溶体材料压电机理方面取得如下成果：发展出一种制备无铅压电陶瓷的工艺，基于弛豫铁电晶体和无铅压电陶瓷材料，使用共振-超声联合测试法对材料的介电、压电、弹性和机电耦合性能进行了精确定征，找到了影响材料宏观压电性的因素，从元素掺杂、烧结温度、极化条件等方面研究了它们对宏观压电性的影响机制，获得若干组自洽的机电全矩阵参数，不仅是压电材料应用和进行材料改性的基础，还可以用于压电器件的有限元分析设计、优化和仿真模拟计算等，研究水平达到国际先进水平。 本课题的研究成果报告20篇SCI文章。研究成果得到了包括美国、加拿大、日本、新加波等国家广多学者的引用。研究论文发表在《Progress in Materials Science》，《Acta Materialia》，《Applied Physics Letters》，《Journal of Applied Physics》，《Journal of Alloys and Compounds》等国际著名期刊上，发表论文他引用200多次。其中《Progress in Materials Science》是材料物理领域顶级期刊，其影响因子高达25.87，哈工大为第一署名单位。

哈尔滨工业大学

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