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铁电陶瓷以其良好的机电、光电和热电耦合效应在微电子、智能控制、机电行业，特别是微机械元器件中得到广泛的应用。但铁电陶瓷器件在制备过程中需要电镀电极及在含氢气氛下退火，此时会有原子氢进入试样，导致铁电陶瓷的铁电、介电、光学、力学性能的变化，影响了铁电陶瓷的服役安全性。本研究通过实验和第一性原理计算相结合，研究了氢对铁电陶瓷性能的影响，取得了如下的成果：
1.当进入材料的氢浓度低于临界值，氢能提高PZNT单晶和PZT-5H陶瓷的剩余极化强度pr和压电系数d33。例如，当PZNT单晶中的陷阱氢浓度Gt小于临界值(1.7 wppm)时，剩余极化强度Pr和压电系数d33随着陷阱氢浓度Gt的增加而增加，当氢浓度大于这个临界值后，Pr和d33随着Gt的增加而下降。当进入PZT-5H陶瓷的氢浓度Gt小于临界值(1.1 wppm)时，Pr和d33随Gt增加而增加，当氢浓度大于这一临界值，Pr和d33随氢浓度Gt的增加而下降。此外，充氢能提高PZNT单晶和PZT-5H陶瓷的介电常数和介电损耗。
2.氢进入PZT-5H陶瓷和BaTiO3单晶后，材料的颜色由浅变深，高温除氢后颜色基本恢复。实验表明，充氢后两种材料对可见光的吸收率明显升高。第一性原理计算表明氢能升高两种材料对可见光和红外光的吸收系数，而且它随氢浓度的升高而升高。
3.PZT-5H铁电陶瓷压痕断裂韧性随着氢浓度的升高而不断下降。第一性原理计算表明，氢能降低PZT和Al2O3陶瓷的原子键合力，且氢浓度愈高，原子键合力愈小。
4.实验表明，BaTiO3单晶a畴和b畴的弹性模量Y和硬度H相近，但均高于c畴的相应值。充氢后Y和H均下降，但仍然是a畴高于c畴；除氢后，Y和H均能恢复。第一性原理计算表明，BaTiO3单晶a畴和b畴的弹性模量Y相近，均高于c畴的弹性模量；含氢(BaTiO3)H单胞a畴的Y仍高于c畴，但均低于不含氢a畴和c畴的Y。计算结果与试验结果基本一致。
5.第一性原理计算表明，当进入PZT和BaTiO3晶胞的氢浓度低于临界值(PZT96 wppm，BaTiO3159 wppm)时，含氢晶胞的态密度向低能方向移动，但空带能量仍然高于费米能级，且禁带宽度明显降低，即氢使PZT和BaTiO3从绝缘体变成了半导体。这和氢致半导体化的实验一致。当氢浓度大于临界值一部分空带能量低于费米能级，成为可供电子填充的导带底，就会使PZT和BaTIO3变成导体。但由于实验中能进入的最大氢浓度远小于这个临界值，这个计算无法证实。
6.第一性原理计算表明，BaTIO3单晶a畴的表面能小于c畴；水吸附能降低表面能，且c畴的表面能比a畴的下降更大，这与水吸附促进a→c畴变的实验结果一致。