1. 研究目的与意义（文献综述）

压电材料是一种可以实现电能和机械能之间的相互转换的功能材料，在现代社会的诸多领域都发挥着不可或缺的作用。压电材料主要有压电单晶，压电陶瓷，压电薄膜，压电高分子和压电复合材料等。其中，压电陶瓷由于其工艺简单，性能优良，易于工业化大量生产，因而成为应用最为广泛的一类压电材料。近年来，大功率型压电陶瓷应用日益广泛，如超声马达、压电变压器、水声换能器，以及各种超声清洗设备等。在这些大功率应用下的压电陶瓷，通常会在较高的驱动电压下工作于高速振动的状态。因此，大功率的应用领域要求压电陶瓷：（1）具有较高的压电系数和机电耦合系数，以实现大功率的转换和输出；（2）具有低的介电和机械损耗，以减少发热，避免因为温度上升而引起材料和器件的性能异常甚至失效。

压电陶瓷的性能与电畴的动力学行为密切相关，畴壁运动是压电陶瓷损耗的主要来源。一般降低损耗的方法是对材料进行受主掺杂，通过氧空位和缺陷偶极对畴壁的钉扎作用，来限制畴壁运动。畴壁运动和畴翻转都会受到温度与电场的强烈影响。因此，通过对变温强场电学性质的分析，可以深入认识电畴的动力学行为以及损耗的产生和控制机理，对新型压电材料的开发具有重要的指导作用。另一方面，通常所获得的陶瓷材料的性能都是在弱场（~ 1 v/mm）下测量得到的。而在高场下，压电陶瓷机电性能的非线性和滞后特征开始出现，此时的机电性能明显偏离弱场性能。此外，大功率应用中材料高频振动导致的温度上升，以及实际应用中复杂的温度和电场环境，都可能会导致压电材料和器件性能的变化。因此，了解材料在变温强场下的性能，对于大功率压电器件的设计和应用具有十分重要的参考意义。

改性pmns-pzn-pzt是一类兼具高压电性和低损耗，适应于大功率应用的压电陶瓷。然而，目前对其高压电和低损耗的产生机理尚不清楚。此外，由于改性pmns-pzn-pzt体系较新，目前尚缺少其在接近服役条件的变温强场下的性能数据，无法为相关器件的设计提供充分的依据，从而限制了其应用潜能。基于以上考虑，本研究拟以改性pmns-pzn-pzt为对象，对其在变温强场下的电学性质进行较为系统的研究。研究结果将对改性pmns-pzn-pzt陶瓷材料机理探讨和实际应用都具有重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1. 研究内容

1. 制备改性pmns-pzn-pzt陶瓷，并对样品进行结构和电学性质表征；

2. 研究改性pmns-pzn-pzt陶瓷样品在变温强电场下的电学行为变化。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，翻译英文文献，明确研究内容，了解研究所需原料仪器和设备。确定技术方案并完成开题报告；

第4-6周：使用固相合成法，制备改性pmns-pzn-pzt陶瓷；

第7-8周：采用xrd，fe-sem等对样品的物相，显微结构进行表征。通过介电频谱，介电温谱，准静态压电系数对样品介电，压电性质进行测试分析；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] [1] 张福学. 现代压电学[m]. 北京: 科学出版社, 2002.

[2] [2] 张沛霖, 张仲渊. 压电测量[m]. 北京: 国防工业出版社, 1983.

[3] [3] 全国海洋船标准化技术委员会船用材料应用工艺分技术委员会. gb/t 3389-2008 压电陶瓷材料性能测试方法 性能参数的测试[s]. 北京 :中国标准出版社, 2008.