该文提出了基于钽酸锂漏波材料设计的扇形声表滤波器。钽酸锂在36°Y-X切向时，其机电耦合系数(ΔV/V)为2.4%、频率温度系数(TCF)为-32×10-6/℃。36°Y-X钽酸锂具有较强的压电耦合性和适中的温度稳定性，用它设计相对带宽5%~10%的滤波器可以实现较小的插入损耗和适中的温度稳定性，器件实测结果与仿真相符。

为研究光学器件对全光纤电流互感器温度稳定性的影响, 分析了起偏器、直波导相位调制器、延时光纤线的偏振串扰对全光纤电流互感器的精度的影响。对每种光学器件, 在其环境温度变化范围为-40～+70 ℃时, 测试了起偏器输出光消光比变化, 以及直波导相位调制器、延时光纤线的偏振串音变化情况; 也测试了对应的全光纤电流互感器的精度变化情况。测试结果表明, 直波导相位调制器、延时光纤线因环境温度变化引起的偏振串扰会引起全光纤电流互感器的精度变化, 其中直波导相位调制器是决定全光纤电流互感器的温度稳定性的关键器件。

该文采用传统固相反应法制备了W6+掺杂的0.07Pb(Sc0.5Nb0.5)O3-0.93Pb(Hf0.47Ti0.53)O3(PSN-PHT)陶瓷, 详细分析了样品的晶体结构、压电和介电性能。实验结果表明, W6+掺杂可以提高钙钛矿结构中三方相的含量, 有效增加晶粒尺寸, 提高压电系数。当W6+掺杂量(摩尔分数)为1.0%时, 样品具有最佳的压电和介电性能, 即d33=585 pC/N, TC=323 ℃, εr=2 088。同时, 样品的d33在200 ℃去极化温度下仍保持570 pC/N的高值, 且经过1 080 min保温后, 压电常数略微降低, 此时d33仍可达到537 pC/N, 变化仅为5.7%。上述结果表明, W6+掺杂不仅可以提高压电系数, 同时也可增强陶瓷的温度稳定性, 使该陶瓷体系能在更宽的温度范围内使用。

铌酸钠(NaNbO3)无铅陶瓷由于其无毒和出色的储能性能，在脉冲功率电容器领域吸引了越来越多的关注。然而，由于较大的有效储能密度(Wrec)和高的储能效率(η)不能同时实现，限制了其商业化。通过构建局域随机场，增加弛豫特性来提高储能性能的策略。采用传统固相法制备了(1-x)(0.96NaNbO3-0.04CaZrO3)-xBi0.5Na0.5TiO3 (x=0.05、0.10、0.15、0.20)反铁电储能陶瓷，研究了不同含量Bi0.5Na0.5TiO3对0.96NaNbO3-0.04CaZrO3 陶瓷的相结构、微观形貌、介电性能和储能特性的影响。结果表明：随着Bi0.5Na0.5TiO3含量的增加，(1-x)(0.96NaNbO3-0.04CaZrO3)-xBi0.5Na0.5TiO3固溶体由反铁电正交P相(x≤0.10)转变为反铁电正交R相(x≥0.15)，同时介电峰向低温方向移动并变矮宽化，呈现出明显的弛豫特性。其中，0.85(0.96NaNbO3- 0.04CaZrO3)-0.15Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷在室温260 kV/cm的场强下展示出最好的储能性能(储能密度Wrec=1.614 J/cm3，储能效率η=83.97%)，且当温度在25~150 ℃变化时，表现出良好的温度的稳定性(Wrec变化幅度＜15%)，同时兼具良好的储能效率，是一种非常有前途的高温脉冲功率电容器材料。

该文采用固相反应法成功合成了高性能MnO2掺杂的0.07Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-0.93Pb(Hf0.47Ti0.53)O3(PSN-PHT)陶瓷, 并从微观形貌、相结构和电学性能等方面综合分析了PSN-PHT陶瓷性能提高的原因。实验结果表明, MnO2的引入改变了PSN-PHT陶瓷的相结构, 使其铁电四方相含量降低, 并导致准同型相界(MPB)的出现, 同时增大了晶粒尺寸并使晶粒均匀化。当MnO2掺杂量(摩尔分数)为0.8%时, 样品达到最佳性能, 其d33、kp、TC、Qm和tan δ分别为450 pC/N、0.65、348 ℃、1 200和0.003 2。该组分样品的温度稳定性远高于商用PZT-5和PZT-8陶瓷, 故其在压电陶瓷换能器领域有着巨大的应用前景。

该文分别开发了两种基于AlN压电材料和原子数分数为10%的Sc掺杂AlN压电材料的薄膜叠层异质谐振器。通过有限元仿真和实验对比分析了器件的频率温度性能和Sc掺杂对谐振器声激励的影响。结果表明，Sc掺杂可能会影响压电薄膜叠层谐振器所激励声波的谐振频率、机电耦合系数和对应的频率温度系数(TCF)，且对所激励声波的正反谐振点的TCF影响不同。此研究在传感及滤波器件领域极具应用潜力。

本文采用传统固相反应法, 成功制备了新型无铅弛豫铁电陶瓷(1-x)［0.9BaTiO3-0.1Bi(Mg0.25Ta0.5)O3］-xBi0.5Na0.5TiO3。结果表明, 较高居里温度的Bi0.5Na0.5TiO3的引入, 使得材料体系中建立了更多的以Bi-O耦合为主的极性纳米区域, 弥补了因Bi(Mg0.25Ta0.5)O3的加入导致的宏观极化强度的减少, 提高了材料的饱和极化强度, 实现了较高储能密度的同时具有更好的温度稳定性。在245 kV/cm电场强度下, x=0.2样品的储能密度约为4.01 J/cm3, 储能效率约为84.86%, 同时该组分在20~170 ℃储能密度的变化率小于5%, 储能效率的变化率小于6%, 表现出优异的温度稳定性。

1-3型压电复合材料具备优异的机电耦合性能, 这对于高性能压电换能器的开发具有重要意义。该文采用低成本的切割填充法制备了不同结构参数的1-3型PZT/环氧树脂复合材料, 并结合有限元模拟法对其压电性能、机电响应特性和温度稳定性进行了系统地研究。1-3阵列结构对平面方向应变产生了很大的衰减, 使能量更集中于厚度共振模式。复合材料的高径比是影响机电耦合性能的主要因素, 更精细的阵列结构有利于高性能压电换能器的制造。在-20~60 ℃内, 1-3型压电复合材料的厚度机电耦合系数约为0.61, 变化率小于1%,表现出良好的温度稳定性。

针对新一代声波测井仪器对其核心元件压电陶瓷兼具高居里温度、高压电系数以及高稳定性要求的迫切需求, 本文采用传统的固相反应-无压烧结技术制备了一种0.06BiYbO3-0.94Pb(Zr0.48Ti0.52)O3(BY-PZT)三元系压电陶瓷, 并研究了四种氧化物掺杂对其微观结构及电学性能的影响。由XRD和SEM表征可知所有样品均呈纯四方相钙钛矿结构, 掺杂Cr2O3的样品平均晶粒尺寸最大。介电温谱和谐振频谱研究证实四种氧化物掺杂均能提高其介电性能的温度稳定性。掺杂La2O3的样品介电常数温度系数(Tkε)最低, 掺杂MnO2的样品机械品质因素(Qm)最高, 而掺杂CeO2的样品抗热退极化性能最好。高温复阻抗(Cole-Cole图)分析表明, Cr2O3掺杂能够显著提高BY-PZT陶瓷的高温电阻率, 陶瓷在高温下的电导行为主要由晶界响应控制。综合来看, 掺杂La2O3的样品兼具高居里温度(TC=397 ℃)和高压电系数(d33=290 pC/N), 并且在300 ℃退火4 h后d33仍能保持在270 pC/N左右, 有望在极限工作温度为300 ℃的高温压电器件中获得应用。