超声换能器是超声检测仪器和超声治疗仪器的重要组成部分,它决定了超声成像的图像质量、超声能量的分布和强度。超声换能器主要包括压电层、匹配层与背衬层三部分,而压电层是决定换能器性能等参数的重要部分,其中大部分是含铅的锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷。然而,铅基压电陶瓷在制备、应用及废弃过程中容易污染环境,因此,近年来无铅压电陶瓷的研究及应用已成为研究的热点。此外,复杂结构压电陶瓷能更好的满足特种复杂器件的需求,是目前功能陶瓷科学研究的重点。但是由于压电陶瓷具有高硬度、易断裂的特点,传统机械加工工艺难以制备复杂结构的压电陶瓷。而3D打印技术具有成型速度快,精度高,无模具成型等特点,可满足个性化、精密化、复杂化的快速制造需求。为了提高复杂结构压电陶瓷器件性能从而满足广泛的应用需求,本课题对3D打印技术之一的光固化成型技术制备无铅压电陶瓷进行了以下三个方面的研究:1.研究（1-x）NaNbO₃-xBaTiO₃体系陶瓷浆料的光固化性能和粘度。主要针对（1-x）NaNbO₃-xBaTiO₃体系陶瓷浆料的在不同光照强度和曝光时间下固化深度合尺寸偏差的研究,最佳光照强度为10%,曝光时间为4s,此时既能确保固化深度又保证尺寸偏差最小。还对转速和分散剂对浆料粘度的影响的研究,得出转速在6r/min转速下粘度最低,这可应用到后续3D打印参数设置,分散剂含量在1%-1.5%时浆料粘度最低。2.采用光固化成型技术制备BaTiO₃（BT）陶瓷,研究了不同BT陶瓷固含量（75%-86wt%）对烧结后的陶瓷的密度、微观结构、晶体结构以及电学性能的影响。结果表明,随着固含量增加,相应的烧结后的陶瓷密度越大,陶瓷均为钙钛矿结构,晶体结构无太大变化,而电学性能会提高。固含量为80wt%时,陶瓷性能达到最佳,压电常数d₃₃,介电常数ε_r,介电损耗tanδ和机电耦合系数k_t分别为166p C/N,2100,0.02和41%。为评估3D打印陶瓷性能,对一维聚焦阵列进行声场仿真,然后将其制备成中心频率为1.4MHz的超声换能器,换能器-6d B带宽为40%,插入损耗为50d B。3.研究Bi_0.5Na_0.5TiO₃（BNT）模板的制备工艺对模板相貌的影响。利用熔盐法制备Bi_4.5Na_0.5Ti₄O₁₅模板,再由前驱体Bi_4.5Na_0.5Ti₄O₁₅模板经拓扑化学反应合成BNT模板。研究熔盐法第二步的不同温度和Na₂CO₃是否过量等不同制备条件下BNT模板的形貌差别。实验证明,熔盐法第二步最佳温度为980℃,加入90mol%过量Na₂CO₃制备的Bi_0.5Na_0.5TiO₃模板形貌为矩形,适合作为种晶,此时BNT模板的平均厚度为2μm左右,平均尺寸大小为10-14μm。