铁电材料作为一类重要的功能材料，是热释电体和压电体的亚族，而电卡效应是热释电效应的逆效应，故铁电材料必然具有压电效应和电卡效应；铅元素在使用和回收过程中会对环境和人体造成严重的危害。故本文我们对铌酸钾钠KNN基无铅铁电陶瓷的压电效应和钛酸钡BT基无铅铁电陶瓷的电卡效应进行了深入研究。
KNN陶瓷具有较高的居里温度，易通过掺杂获得大的压电性能，成为最具潜力替代锆钛酸铅PZT的无铅压电材料。但是KNN基无铅压电陶瓷面临K，Na易挥发，烧结温区较窄，工艺重复性较差等问题，所以我们研究了烧结工艺和掺杂改性对KNN基无铅压电陶瓷微观结构和电学性能的影响。
研究了K/Na比例对(K1-xNax)NbO3（x=0.48~0.54）陶瓷晶体结构，铁电和压电性能的影响。发现Na掺杂含量为0.51左右时，存在两个正交相共存的准同型相界MPB，此时陶瓷铁电性能最好。KNN陶瓷的压电系数在72~90pC/N之间变化，且K/Na比例对其压电性能基本无影响。研究了烧结温度和LiSbO3掺杂含量对(K0.5Na0.5)NbO3-xLiSbO3（缩写为KNN-xLS，x=0.03，0.05，0.07）陶瓷晶体结构和电学性能的影响。不同烧结温度KNN-xLS陶瓷都具有纯的钙钛矿结构，1090℃烧结的KNN-xLS陶瓷的性能最佳；随着LiSbO3掺杂含量的增加，KNN-xLS陶瓷相对介电常数增加，晶体结构从正交相向四方相转变，KNN-0.05LS陶瓷室温下为正交四方两相共存的多晶相界PPT，其压电性能最好。系统地研究了不同Li掺杂含量对(K0.45Na0.55)1-xLix(Nb0.90Sb0.05Ta0.05)O3（缩写为KNNST-xLi，x=0，0.02~0.08，0.1）陶瓷微观结构和电学性能的影响。结果表明，所有的KNNST-xLi陶瓷都具有致密结构，随着Li含量的增加，KNNST-xLi陶瓷的晶体结构从正交相向四方相转变，在x=0.05附近存在正交四方两相共存区域，居里温度随着Li含量的增加而增加，压电性能随着Li含量的增加先增加后减小，在x=0.05时压电系数最大，为253pC/N，居里温度为315℃。
电卡效应是在极性材料中因外电场的改变从而造成极化状态的改变而产生的绝热温度改变或等温熵的变化，可用于固体制冷技术并且具有高的能量转换效率，环境友好和无噪音等优点，是最具潜力的下一代制冷技术。BaTiO3陶瓷居里温度较低，是无机电卡材料研究的热点，故我们研究了BT基无铅铁电陶瓷的电卡效应。
通过固相烧结法制备了Ba1-xCax(Ti0.895Sn0.105)O3（缩写为BCxTS，x=0.02，0.05，0.08）陶瓷，BCxTS陶瓷都具有纯的钙钛矿结构，居里温度约为45℃，无频率弥散现象，铁电性质良好。利用Maxwell关系式计算BCxTS陶瓷的电卡效应，结果表明，BCxTS陶瓷具有相对较大的电卡温度改变ΔT约为0.45K（20kV/cm）和0.8K（40kV/cm），和温和的电卡响应强度ΔT/ΔE约为0.2K·mm/kV。电卡效应温度改变的峰值稍高于居里温度，并且随着所加电场的增大向高温方向移动。