高温低铅铋系压电、铁电－铁磁多功能材料的设计、制备科学与性能机理

能在苛刻高温环境下工作的压电材料是汽车、航天等工业的迫切需求。铁酸铋系钙钛矿结构，铁电和铁磁性转变温度分别为850 和380oC，是高温铁电－铁磁多功能铁性材料。然而，铁酸铋系列材料却因其电阻率低而难以得到发展。申请者曾提出用稀土元素对铁酸铋基固溶体改性，首次明显提高了材料的绝缘性和压电性能。率先从实验上发现单相体材料中强铁电性和铁磁性的谐调共存。本项目研究BiBO3:PbTiO3系压电固溶体，B位原子的选择以提高居里点、准同型相界(MPB)的温度范围和压电性能为目标，开发新型多功能铁性材料。这项研究的开展，首先将为高性能压电器件提供继PZT以来，最有前途的MPB类环保型压电材料，铅含量下降为20 at%左右（PZT含铅量为50 at%）。其次，单相多功能铁性材料为电介质理论的更新提供了生动的研究对象和发展空间，对铁电和铁磁性共存和耦合机制的探讨，具有重要的科学意义。