高锆系PZT压电陶瓷的制备及性能研究(4)
1954年美国B．贾菲等人发现了压电PbZr03一PbTi03(PZT)固溶体系统。这一系统材料具有比BaTi03更为优越的性能。在此系统中，各种材料的居里点都比BaTi03高，并存在着与温度无关的准同型相界(MPB)。准同型相界附近的组成，其机电耦合系数、机械品质因数都比BaTi03的大，温度稳定性和时间稳定性都比BaTi03的好。且经过改性以后，它的压电性能还能提高。由于PZT具有良好的压电性，使它一出现就在压电应用领域逐步取代了BaTi03的地位。PZT系压电陶瓷的出现对压电陶瓷来说，是一件划时代的大事，它使许多在BaTi03时代不能制作的器件成为可能，并且以后又从它派生出一系列新的压电陶瓷材料。
1965年，日本根据斯摩棱斯基法则，在PZT的基础上添加复合钙钛矿型结晶结构的第三成分——铌镁酸铅(Pb(Mg1/3Nb2/3)03)，研制成三元系压电陶瓷材料PCM [10]。
1988年，清华大学柴京鹤等人对PZT压电陶瓷的低温烧结进行了研究，他们通过添加少量低熔玻璃以达到降低烧结温度的目的。他们对陶瓷显微结构、烧结机理和添加剂的作用进行了讨论，所研制的低温烧结瓷料已用于制备独石压电陶瓷变压器，其空载交流升压比可高达9000以上[11]。
90年代中期，江苏陶瓷研究所的诸爱珍对PZT压电陶瓷的掺杂改性着重作了一些研究和探讨，通过实验总结出等价离子和不等价离子置换Pb2+引起材料性能改变的一般规律，其中不等价离子包括“硬性”添加物和“软性”添加物，以及其它一些添加物。同时实验表明，单独加入一种添加剂往往不能满足性能的要求。为了取长补短，常常用两种或者两种以上添加物同时加入，以获得理想的材料性能[12]。
随着信息技术的发展，PZT陶瓷逐渐向高精度、微细化、多功能化发展，传统的PZT陶瓷己经不能满足各方面的需要。90年代以来，纳米陶瓷由于具有能精确控制组分比、高纯、烧结温度低等优点引发了人们的研究热潮，而PZT纳米陶瓷作为典型的压电陶瓷又引起了人们的重视。在光电子学和集成铁电学的促进下，一方面要求压电器件进一步向高频和超高频发展：另一方面，要求压电材料超出单纯利用其压电性的狭隘局面，制成电光、声光、热电、非线性等功能器件，以PZT为基底的多元系和PZT压电复合材料越来越引起人们的关注。
1.3.2 PZT陶瓷的发展趋势
目前应用最广泛的压电陶瓷材料是以锆钛酸铅(PZT)为基，通过用B位离子Mg2+、Nb5+、Ta5+进行单独或复合取代，形成AB03结构的复合钙钛矿型的固溶体类陶瓷材料。由于这类材料的配方之中，PbO的含量有时会高达材料总重量的60％到70％，而Pb在生产及器件使用及后续处理的过程中会对环境造成一定程度的损害，因此如何降低压电陶瓷中存在的铅污染问题成了困扰全世界范围内研究者的一大难题。但是由于目前科学的发展和研究水平的局限性，至今世界各国的研究者还没有找到一种可以取代PZT基的压电陶瓷材料的无铅压电陶瓷材料。基于目前压电陶瓷的研究和生产现状，在不断致力于无铅压电陶瓷材料研究同时，继续对PZT基陶瓷的研究，挖掘其在性能方面的潜力，探索各种有效的途径，尽可能降低甚至避免Pb在生产及材料的后续使用过程中对环境的污染，依然是摆在压电陶瓷材料研究者面前的一个重大课题，
PZT基压电陶瓷经过几十年的研究，取得了重大进展，它是国内外最重要的功能材料之一，已广泛应用于电子、雷达、微位移控制、航天技术及计算机等高技术领域中。对于PZT压电陶瓷将来的发展，其热点趋势主要有[13]：
（1）高转换效率的PZT 压电陶瓷。高能量转换效率的PZT 压电陶瓷正在兴起，日本富士通研究实验室研制出了由铌酸镍铅、钛酸铅和锆酸铅组成的铅基钙钛矿型压电陶瓷，其烧结温度在1000℃以下，能量转换效率指数K33为80.8% 。