锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷具有优良的介电、压电性能和可靠性，是高灵敏度水声传感器和医用超声换能器的首选材料。研究发现，烧结致密的PZT压电陶瓷静水压品质因数HFOM较低、声阻抗较大，用于水声传感器领域时和医用超声换能器领域时，会降低器件的灵敏度和医用超声换能器成像的分辨率。多孔PZT压电陶瓷通过在压电陶瓷相中引入具有低密度、低介电性和无压电性的空气相，可以显著提高材料的HFOM值，降低声阻抗，增加了材料的灵敏度和材料与媒介的声学匹配。论文主要结论如下：通过直接发泡法与凝胶注模工艺相结合，制备具有高孔隙率、高静水压品质因数和低声阻抗的3-0与3-3型的泡沫PZT压电陶瓷。通过优化工艺参数，使该工艺适用于制备泡沫PZT压电陶瓷。经过研究，加入0.5wt%（相对于粉体重量）阿拉伯树胶分散剂的浆料流变性能较好；采用机械搅拌的方式使陶瓷浆料发泡，通过短链的两亲分子戊酸修饰PZT陶瓷颗粒，可以使浆料具有更高的发泡率；催化剂（MBAM）和引发剂（APS）水溶液最佳含量分别为0.5vol%和1.0vol%（相对于溶剂）。系统研究了浆料的固相体积分数、浆料pH值、戊酸浓度和烧结温度对直接发泡法制备泡沫PZT压电陶瓷性能的影响规律。通过调控陶瓷浆料的发泡率和多孔PZT压电陶瓷的孔隙率，泡沫PZT压电陶瓷的孔隙率在27.8%至76.3%之间，其变化范围远高于传统的造孔剂燃烧工艺。并且，随着孔隙率的增大，泡沫PZT压电陶瓷的开孔气孔率相应增高，由3-0型向3-3型压电陶瓷转变。多孔PZT压电陶瓷的HFOM最大值可至19520×10-15Pa-1，声阻抗最小值为1.35Mrayls，具有非常高的灵敏度和低的声阻抗，适用于高灵敏度水声传感器和医用超声换能器。利用海藻酸钠离子凝胶反应工艺制备具有定向通孔结构的3-1型蜂窝压电陶瓷。系统深入研究了Ca2+作为固化剂，在1mol/L葡萄糖酸内酯溶液和1mol/L HCl溶液中依次各浸泡24h的方式置换阳离子，得到湿坯后通过溶剂置换与空气中室温干燥相结合，成功避免了坯体开裂，制备了孔径分布均匀，具有定向通孔结构的蜂窝陶瓷坯体。研究了浆料的固含量、阳离子溶液浓度、海藻酸钠溶液浓度和烧结温度对海藻酸钠离子凝胶反应工艺制备3-1型PZT压电陶瓷性能的影响规律。通过调节工艺参数，3-1型PZT陶瓷的孔隙率在16.4%-64.8%之间，孔径在100-300μm之间，HFOM值在448-7554×10-15Pa-1之间，具备较高的灵敏度。并且，鉴于3-1型PZT陶瓷蜂窝状的孔结构，以及在制备工艺中引入了CaO掺杂物，其机械性能得到了大幅度提升。利用3-1型PZT陶瓷压电相和非压电相周期性排列的特征，建立3-1型PZT陶瓷电学计算模型，研究了孔径尺寸/壁厚对多孔PZT陶瓷电学性能的影响规律。研究发现：3-1型PZT陶瓷的相对介电常数εr、纵向压电应变常数d33和横向压电应变常数d31都随着孔径尺寸/孔壁厚度比的增大而减小；3-1型PZT陶瓷的静水压压电电压常数gh随着孔径尺寸/孔壁厚度比的增大而增大；3-1型PZT陶瓷的静水压品质因数HFOM则随着孔径尺寸/孔壁厚度比值的增大而呈现先增大后减小的趋势。因此，可以在较低孔隙率下通过控制孔径尺寸/孔壁厚比值使多孔压电陶瓷达到较高的灵敏度，并且使材料具备较高的相对介电常数，增强了器件的稳定性。