铁电陶瓷材料在电场作用下能够发生微小形变,该形变在驱动器、压电传感器、微位移器等领域具有重要应用。目前,市场中使用的铁电陶瓷材料主要是铅基材料,由于铅基材料在制备及使用过程中对环境和人类健康产生较大的危害,因此具有优异应变性能的无铅压电陶瓷成为了目前的研究重点。钛酸铋钠(NBT)基陶瓷由于存在铁电相与弛豫相的相变,利用该相变可以获得较大的应变,成为目前研究最多的无铅铁电材料之一。就目前研究而言,钛酸铋钠基陶瓷的应变性能还无法与铅基材料相媲美,因此大大限制了钛酸铋钠基陶瓷在实际中的应用。本课题以NBT-ST陶瓷为研究对象,在不同相区的NBT-ST陶瓷中分别进行MnO受主掺杂、Nb2O5施主掺杂以及MnO-Nb2O5共掺杂。利用受主、施主以及共掺杂对不同相区的电滞回线进行调控,从而获得应变性能优异的无铅驱动材料。在MnO受主掺杂的NBT-ST陶瓷中,Mn2+/Mn3+替代Ti4+,形成氧空位,在T相区的陶瓷晶格内成功的构造出了缺陷偶极子,利用缺陷偶极子提供的使畴翻转可逆的恢复力,得到了最大极化强度Pm较大而剩余极化强度Pr趋于0的P-E电滞回线曲线,其中当Mn掺杂量为1.0mol%时,在60kV/cm电场下,应变最大,约为0.22%,但是滞后是14%;在Mn掺杂量0.5mol%时,滞后最小,约为12%,但应变是0.2%。其次,在Nb2O5施主掺杂的NBT基陶瓷中,Nb5+替代Ti4+,为了维持体系的电价平衡,使Ti4+变为Ti3+,因此在T相区和准同型相区的NBT-ST陶瓷中均形成Nb5+-Ti3+离子对。离子对的形成明显降低了剩余极化强度Pr,从而得到应变性能优异的驱动材料。在T相中,当Nb掺杂量为0.5%时,在60kV/cm电场下,尽管应变不大,但是滞后约为10%。在准同型相中,当Nb掺杂量为0.5%时,在80kV/cm电场下,应变具有最大值,约为0.37%,而当Nb掺杂量为2.0%时,滞后具有最小值,约为22.1%。最后,在MnO-Nb2O5共掺杂的陶瓷中,通过铁电线形调控中发现适当的MnO掺杂含量可以在一定程度上提高最大极化强度,在不降低应变大小的前提下,能明显降低应变滞后性。当Nb含量为1.0%不变时,当Mn掺杂量为0.25%时在60kV/cm外电场下,应变约为0.28%。因此,MnO-Nb2O5共掺杂的NBT基陶瓷的实验内容为探究更大的应变和更小的滞后带来了新的期望。