本文主要研究了CaO含量对CaOB2O3Al2O3SiO2(CBAS)玻璃/Al2O3低温共烧陶瓷结构和性能的影响。利用DSC、FTIR、XRD、SEM等测试方法对玻璃和低温共烧陶瓷的结构进行表征与分析。研究结果表明，CaO含量低于40%(质量分数，下同)时，由其引入的游离氧增加破坏了网络结构，降低玻璃黏度。CaO含量为40%及以上时，Ca2+与［SiO4］四面体形成较大的阴离子基团，增大玻璃黏度，提高玻璃化转变温度。CaO会促进CaSiO3和Ca2SiO4的析出和CaSiO3向Ca2SiO4的转变。CaO含量增加导致陶瓷的致密度先增加后减少，晶相尺寸增大，使陶瓷的密度、抗折强度和介电常数先增大后减小。当CaO含量为40%时，样品综合性能最好，密度最大为2.94 g/cm3,抗折强度为153.44 MPa,介电常数为9.69。

采用传统固相法制备了(1-x)BiFeO3-xBaTiO3 (BF-xBT，x=0.28, 0.29, 0.30, 0.31)压电陶瓷，研究了其在相界附近的相结构演化与介电、铁电性能和压电性能的变化关系。结果表明，所有样品均呈现出钙钛矿相结构且无任何杂相，且均位于三方-赝立方相相界附近，表现出三方、赝立方两相共存状态。随着x的增加，相结构中赝立方相相含量逐渐增加，而三方相相含量逐渐减少，当x=0.30时，样品的三方相与赝立方相含量趋于相近，表现出最佳的电性能：压电系数d33 =165 pC/N，剩余极化强度Pr = 26.80 μC/cm2，Curie温度TC =465 ℃。另外，淬火后样品的Raman振动模与弥散指数的显著变化表明淬火工艺能有效提高样品的长程有序度和铁电相的温度稳定性，致使BF-xBT体系陶瓷的Curie温度得到进一步提升。特别是对于BF-0.30BT陶瓷样品，由于更合适的三方-赝立方相相比例和淬火工艺，介电和铁电性能均得到增强。本工作揭示了BF-xBT陶瓷样品相结构演化与压电性能的关系，并通过淬火工艺进一步优化BF-xBT陶瓷的电性能，从而为拓宽BF-BT体系材料的应用温度范围提供参考依据。

电卡效应通过电场诱导极性材料的相变和偶极子取向, 进而引起材料的熵变和温变、控制材料的吸、放热过程, 可用于热搬运和制冷。电卡制冷无须危害环境的制冷剂, 且具有效率高、体积小和重量轻的特点, 可为节能环保制冷技术的实现提供新的解决方案。铁电材料电卡效应的增强是电卡制冷走向实用的关键。铁电陶瓷极化率高、相结构丰富且调控方法多样, 在电卡效应研究中备受关注。本工作介绍了基于不同材料体系的铁电陶瓷薄膜、块体和多层厚膜的电卡效应, 讨论了电卡性能与材料配方、相变行为和微结构间的内在联系, 归纳了材料电卡效应的调控方法。最后, 对铁电陶瓷的未来研究进行了展望。

铁电薄膜由于其优异物理性能，而被广泛应用于微电子、光电子、微机电领域。在铁电薄膜理论研究方面，热力学理论可以有效地预测铁电薄膜的相结构、极化特性和机电性能等，且已在(001)取向铁电薄膜的研究中取得了较好的应用，而对于(111)取向铁电薄膜的研究报道非常少。因此，本文通过对序参量坐标转换的方法，构建了(111)取向薄膜的热力学势能函数及其机电性能计算方法。基于此，研究了(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构及其机电性能。研究结果表明，(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构主要存在沿晶轴方向三个极化可互换的对称相：顺电相PE、菱方相R和单斜相MA(或MB)。在应变和外电场的调控下，(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜展现出优良的机电性能，在R和MA相变点处，介电常数ε11、ε22、ε33和面外压电系数d33取得了极大值。在外电场E3分别为0、50 kV/cm、100 kV/cm和200 kV/cm时，面外介电常数ε33的峰值分别为4 382、2 646、2 102和1 600，面外压电系数d33的峰值分别为303.8 pm/V、241.9 pm/V、219.7 pm/V和195.1 pm/V。应变和外电场能够较好地调控薄膜的机电耦合性能，可为优异机电耦合性能的器件制备提供参考。

采用传统固相法制备了Ca1-xBaxCu3Ti4O12(x=0, 0.005, 0.010, 0.020, 0.030, 0.040, 0.050, 0.100, 摩尔分数) 陶瓷。用X线衍射仪、扫描电子显微镜、介电温谱测试系统及阻抗测试仪研究了Ba2+掺杂量的变化对Ca1-xBaxCu3Ti4O12陶瓷的相结构、微观形貌及电性能影响。研究结果表明, 随着Ba2+掺杂量的增加, 陶瓷试样产生了第二相CuO, 同时Ba2+掺杂使CaCu3Ti4O12的晶格常数增大。Ca1-xBaxCu3Ti4O12陶瓷的晶粒尺寸随Ba2+掺杂量的增加而减小, 气孔率随之降低。掺杂适量的Ba2+可有效降低CaCu3Ti4O12陶瓷的介电损耗, 也可降低相对介电常数随温度的变化率。一定量的Ba2+掺杂还能增加CaCu3Ti4O12的晶界电阻。

采用电弧离子镀的分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上制备了4组不同Al含量的Cr_1-xAl_xN硬质薄膜, 采用SEM、XPS、GIXRD、Nanoindenter及划痕仪分别表征了薄膜的形貌、成分、相结构和力学性能。结果表明: 4组薄膜厚度分别为1.28、1.42、1.64和1.79 μm; 成分x随着Al靶的弧流相对增大而增大, 分别为x=0.41、0.53、0.64和0.73; 相结构与成分密切相关, 当x=0.41时, 薄膜呈单一的c-(Cr,Al)N相, 而当x≥0.53时, 则由c-(Cr,Al)N相和hcp-AlN相混相构成; 随着Al含量增加, 晶粒尺寸先减小后增大, 在x=0.64时达到最小值8.9 nm; 相应地硬度则先增大后减小, 在x=0.64时达到峰值35.3 GPa; 4组Cr_1-xAl_xN薄膜的膜基结合良好, 结合力均在60 N以上。综合测试结果发现, 当x=0.53时, Cr_1-xAl_xN薄膜的韧性最佳, 弹性恢复系数最高为57.4%, 同时兼具较高的硬度34.7 GPa, 此时薄膜具有最佳的综合性能。