以PMN-PT和PZN-PT为代表的复合钙钛矿型弛豫铁电体基固溶体,是一族在介电和压电器件方面具有广泛应用价值的重要材料。其微结构(包括相组成和电畴组态)的复杂和多变,是它具有独特性能的主要原因,也是铁电材料物理领域一个尚未研究清楚的基本问题。本项目以具有复合钙钛矿型结构的弛豫铁电体及其固溶体单晶和陶瓷为对象,系统地研究在准同型相界附近的各种相和电畴结构的特征和它们在制备过程中的形成机理;研究温度
发现了弛豫铁电单晶不仅具有高压电效应,而且有非常好的电光效应、热释电效应,并可复合成高性能的磁电材料。发现了PMNT固溶体单晶在32%PT处,存在四方和三方相共存的相界;发现了MPB区的不同对称性多层次畴结构,证实宏观单斜相和正交相是大量四方相或三方相纳米畴平均效应。总结了PMN-PT体系的弛豫特性相图;解释了PMNT单晶介电和压电性能随温度、电场、应力变化的结构本质;以及根据实际应用的要求,有效调控了单晶的介电损耗、矫顽场、声阻抗、电光系数、热释电系数,并研制出了多种高性能的原型器件。深入研究了PMNT单晶与BT单晶的电致疲劳过程及其机理;对PMNT单晶与陶瓷在外场下电畴极轴取向的变化进行了综合实验研究。探索研究了BT与PZT等铁电超薄膜的相图以及外场和表面层效应对薄膜铁电特性的影响。提出了多元系准同型相界(MPB)的线性组合规律;制备出了高性能的PMN-PNN-PZN-PT系压电陶瓷材料,高Tc的PIN-PT单晶,多铁性的PFN-PT单晶,和无铅压电BNT-BT单晶;对无铅压电铁电陶瓷和单晶开发研究作了有价值的探索;发现了PZN-PNN-PT陶瓷完整的生长台阶和晶粒发育生长过程。