含铅压电陶瓷材料由于具有较好的压电性能,被广泛应用在传感器、驱动器和能量采集等器件中。但是随着时代的发展,铅元素对人体和环境可造成不可修复的危害越来越被人们关注,在欧洲的一些国家已经开始限制铅元素在电子元器件中的使用,所以压电材料的无铅化是时代潮流发展的结果。另一方面,由于汽车工业、航空航天工业的快速发展,压电材料的高温稳定性也越来越被重视。但是,目前无铅压电陶瓷材料的压电性能还是低于含铅压电材料。而且,使用传统化学掺杂的方法往往在提高压电材料性能的同时会降低其性能的温度稳定性。利用材料的挠曲电效应来设计挠曲电压电复合材料为解决上述问题提供了一种新思路。现阶段对材料挠曲电性能的开发研究中发现,铁电材料的挠曲电性能比理论上预测的要大3到8个数量级,巨大挠曲电系数的发现引起了研究者们对挠曲电效应在实际中应用的极大兴趣。目前对材料挠曲电效应的研究中,无论是挠曲电效应的增强方法,还是挠曲电效应的机理研究,甚至是挠曲电效应的应用设计等都取得了长足进展。但是,迄今为止,关于挠曲电现象仍有一些问题需要我们继续研究。首先是挠曲电效应的来源机理,现在关于铁电材料中的实测挠曲电系数远远大于其理论值的机理解释尚无定论。其次,目前文献报道的最大挠曲电系数约1.0mC/m,在增强材料挠曲电效应方法方面我们仍需要进一步探索。最后,在挠曲电效应的应用研究方面,我们需要设计更多结构简单、性能优异的挠曲电压电复合材料以及其它方面的应用。基于上述问题,本论文从(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3(NBBT)二元体系无铅铁电陶瓷的挠曲电性能出发,讨论了铁电材料中较大实测挠曲电系数的来源机理,研究了铁电陶瓷材料的挠曲电性能增强方法以及制备了可以产生较强表观压电响应的挠曲电压电复合材料并对其高温稳定性进行了表征。论文结构主要分为五章,每章的主要内容分别概括如下:第一章主要总结了目前挠曲电效应的研究进展。详细的从挠曲电效应定义、挠曲电系数测量方法、挠曲电系数大小、挠曲电效应来源机理和挠曲电效应的应用研究几个方面进行了介绍。第二章我们研究了(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3体系无铅铁电陶瓷的挠曲电性能。通过分析挠曲电系数与其介电常数、压电性能、机械性能以及陶瓷的相态组成、结构组成和晶格参数等的关系,讨论了内部贡献对挠曲电效应的影响。分析了内置电场、缺陷或极性微区和表面效应等外部贡献对挠曲电效应的影响作用。实验发现,现有的几种解释机理并不能很好的解释出在NBBT系陶瓷中实验测量的挠曲电系数远大于理论值现象。在第三章中我们主要介绍了一种可以大幅提高铁电陶瓷挠曲电性能的高温单面还原方法。我们表征了还原后NBBT陶瓷的结构组成、电学性能等的变化。实验发现,经过还原后的NBBT陶瓷的挠曲电系数可以提高14～190倍,并且通过改变还原条件还可能使挠曲电系数提高更多,在还原的NBBT8陶瓷中挠曲电系数最高可达1.1 mC/m。同时,使用经还原方法增强挠曲电性能后的NBBT陶瓷可以制备出一种新型压电超材料,其表观压电响应最高可以达到3500 pC/N,逆压电响应可以达到4×104pm/V,同时具有很好的高温稳定性,其表观压电响应经受高于居里温度的热处理后仍能保持。第四、五两章中我们将高温单面还原方法进一步推广,将这种还原方法应用到其它铁电材料中,并且使用还原后的NBBT陶瓷制备了无铅RAINBOW器件。在第四章中我们将还原方法应用到PZT陶瓷中,制备了 PZT基压电超材料,它表现出很强的压电响应,最高可达2900 pC/N,远高于相应的含铅单晶材料,并且压电响应在高于居里温度时仍能保持。在第五章中我们使用还原后的NBBT8陶瓷制备了无铅RAINBOW器件,对其性能进行了表征并分析了挠曲电效应在器件中的作用。