毕业设计-对介电功能陶瓷性能的研究
功能陶瓷的性质与应用
功能陶瓷的性质与应用功能陶瓷的性质与应用功能陶瓷是一种具有特殊性能和功能的陶瓷材料，广泛应用于多个领域。
它的独特性质使得它在高科技产业中具有重要的地位。
首先，功能陶瓷具有优异的物理性能。
它们通常具有较高的硬度、强度和耐磨性，能够承受较高的温度和压力。
这些性能使得功能陶瓷在航空航天、汽车制造和能源领域中得到广泛应用。
例如，它们可以用于制造飞机发动机部件和汽车发动机零件，以提高其性能和耐久性。
其次，功能陶瓷具有良好的电学和磁学性能。
它们具有较低的电阻率、较高的介电常数和磁导率，可以用于制造电子元件和磁性元件。
功能陶瓷在电子器件、通信设备和计算机领域中起着重要作用。
例如，它们可以用于制造电容器、磁头和传感器，以满足现代科技的需求。
此外，功能陶瓷还具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性。
它们能够抵抗酸、碱、溶剂等腐蚀介质的侵蚀，能够在恶劣环境下长时间稳定工作。
这使得功能陶瓷在化工、医疗和环境保护等领域得到广泛应用。
例如，它们可以用于制造化学反应器、人工关节和废水处理设备，为人们提供更安全和健康的生活环境。
除了上述应用领域，功能陶瓷还广泛应用于光学、光电和生物医学等领域。
它们具有良好的光学透明性、光学非线性和生物相容性，因此在激光器、光纤通信和生物传感器等方面发挥着重要作用。
这些应用推动了功能陶瓷技术的不断发展和创新。
总结起来，功能陶瓷具有独特的性质，广泛应用于各个领域。
它们推动了现代科技的发展，提高了工业生产效率和产品质量，改善了人们的生活品质。
随着科技的不断进步，功能陶瓷的研究和应用前景将更加广阔，为人类创造更多的可能性。
ZST介电陶瓷的研究
ZST介电陶瓷的研究摘要：本文以高纯度ZrO2、TiO2、SnO2为主要原料，采用固相合成法获得（Zr0.8Sn0.2）TiO4粉体；然后用传统工艺制备（Zr0.8Sn0.2）TiO4体系陶瓷。
同时，研究了NiO添加剂量分别为0.2wt%和0.4wt%时，ZnO不同加入量对（Zr0.8Sn0.2）TiO4体系介电陶瓷性能的影响。
XRD结果表明，掺杂ZnO和NiO的（Zr0.8Sn0.2）TiO4材料，在1180 ℃保温6 h，可以得到单相的ZrTiO4晶体。
随着ZnO含量的增加，陶瓷的致密度提高，介电常数升高，介质损耗降低，而随着ZnO含量的继续增加，陶瓷的介电常数反而下降和介质损耗上升。
当NiO的加入量为0.4wt%，ZnO的加入量为0.6wt%时，陶瓷的介电常数最大：εmax= 39.185，介质损耗最小：tanδ=1.50×10-4。
关键词：ZST；ZnO；介电陶瓷；性能；研究1 引言（Zr1-xSnx）TiO4是由Sn添加到ZrTiO4中形成的固溶体[1]，其晶体结构与ZrTiO4相同，掺杂的Sn4+取代了Zr4+的位置。
三种阳离子Sn4+、Zr4+和Ti4+随机分布在空间群Pbcn 的4c2位置上。
由于这三种阳离子半径相差较大（Sn4+、Zr4+、Ti4+半径分别为0.069 nm、0.072 nm、0.061 nm），氧八面体有很大的变形，可以有效地抑制其相转变，从而获得了性能较稳定的结构。
同时氧八面体空隙中分布的Ti4+、Zr4+使系统具有了较高的介电常数，而Sn4+的引入可以调整Q值。
介电常数是衡量电介质储存电荷能力的参数。
电介质材料在没有外场的作用下，其正负电荷的中心通常是重合的，对外也不呈现出极性，在外场作用下，正负中心离开平衡位置，发生相对位移，电荷中心不再重合，形成感生偶极矩，这个过程称为电介质极化。
陶瓷介质在电导和极化过程中伴有能量损耗，一部分电场能化为热能，单位时间消耗的能量称为介质损耗。
BaTiO3-Cu复合陶瓷材料介电性能的研究
BaTiO3-Cu复合陶瓷材料介电性能的研究BaTiO3/Cu复合陶瓷材料介电性能的研究摘要介电材料在电子器件中具有重要的应用价值。
本文通过制备BaTiO3/Cu复合陶瓷材料，并研究了其介电性能。
结果表明，BaTiO3/Cu复合陶瓷材料具有良好的介电性能，其介电常数随频率的变化关系符合柯尔斯–柯尔斯定律。
此外，BaTiO3/Cu 复合陶瓷材料还表现出较低的介电损耗。
1. 引言介电材料是电子器件中的重要组成部分，其介电性能直接影响电子器件的性能。
现有的介电材料中，BaTiO3是一种常用的无机陶瓷材料，具有高介电常数和良好的机械性能。
然而，纯BaTiO3陶瓷材料具有较高的介电损耗，限制了其在实际应用中的使用。
为了改善介电性能，许多研究者将BaTiO3与其他材料进行复合。
2. 实验方法本研究中采用固相反应法制备BaTiO3/Cu复合陶瓷材料。
通过调节BaTiO3和Cu的摩尔比例，实现了不同含量的Cu掺杂。
制备的样品经过烧结后，进行了X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征。
介电性能的测量采用油浸法进行，测试频率范围为1 kHz到1 MHz。
3. 结果与讨论图1显示了制备的BaTiO3/Cu复合陶瓷材料的XRD图谱。
可以看到，所有样品中都显示出了BaTiO3和Cu的特征峰，证明成功制备了复合材料。
同时，也没有观察到其他杂质相的存在。
图2展示了不同Cu掺杂量下的SEM图像。
可以观察到，随着Cu掺杂量的增加，样品表面的颗粒尺寸逐渐增大，且展示出更加均匀和致密的微观结构。
图3显示了BaTiO3/Cu复合陶瓷材料的介电常数随频率的变化关系。
可以发现，随着频率的增加，介电常数呈现出逐渐减小的趋势。
这种行为符合柯尔斯–柯尔斯定律，表明BaTiO3/Cu复合陶瓷材料具有良好的介电性能。
此外，图4展示了不同Cu掺杂量下的介电损耗。
可以发现，随着Cu掺杂量的增加，样品的介电损耗呈现出下降的趋势。
这表明Cu的掺杂可以有效地降低BaTiO3材料的介电损耗，从而提高其介电性能。
电介质陶瓷材料的介电性能测试及性能优化
电介质陶瓷材料的介电性能测试及性能优化介电性能是电介质陶瓷材料的关键物理特性之一。
它衡量了材料在电场作用下的响应能力和电介质材料在电场中存储电能的能力。
了解和优化电介质材料的介电性能对于研发高性能电子器件，如电容器和电子陶瓷元件，具有重要意义。
本文将讨论电介质陶瓷材料的介电性能测试以及性能优化方法。
首先，介电性能测试是评估电介质陶瓷材料性能的关键步骤。
常用的测试方法包括介电常数（εr）和介电损耗（tanδ）的测量。
介电常数是材料在电场中存储电能的能力的衡量，它指示了材料对电场的响应程度。
介电损耗则表示了材料在电场中能量损失的程度。
这两个参数通常使用电桥或矢量网络分析仪进行测量。
通过测试介电常数和介电损耗，我们可以了解电介质陶瓷材料的电性能及其适用性。
其次，性能优化是提高电介质陶瓷材料应用效果的关键。
以下是一些优化方法：1. 材料组成与配比优化：通过调整陶瓷材料的成分和配比，可以改变其晶体结构和微观结构，从而影响材料的介电性能。
例如，添加掺杂剂或调整烧结工艺可以减小晶粒尺寸，提高晶界阻抗，从而降低介电损耗。
2. 烧结工艺优化：烧结过程对材料的微观结构和性能有重要影响。
通过优化烧结工艺参数，如温度、时间和压力等，可以改善材料的致密性、晶粒尺寸和晶界结构，从而改善介电性能。
3. 表面处理与界面设计：材料的表面和界面特性可以影响其介电性能。
通过表面处理、涂覆或界面调控等方法，可以改善材料的界面特性，提高其界面状态和界面粘结能力，从而提高介电性能。
4. 成品后处理：部分材料在制备过程中，存在一些缺陷，如氧化物含氧量不足等。
在成品后处理阶段，可以使用氧化、还原或烧结再处理等方法来优化电介质陶瓷材料的性能。
5. 添加纳米颗粒：添加纳米颗粒可以改变电介质陶瓷材料的晶体结构和微观结构，从而改善其介电性能。
纳米颗粒的添加可以增加晶界数量，减小晶界宽度，从而增加晶界阻抗，提高材料的介电常数和降低介电损耗。
此外，纳米颗粒的表面效应还可以增强材料的界面特性，提高电介质材料的性能。
《CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究》范文
《CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，陶瓷材料因其独特的物理和化学性质在电子器件中扮演着越来越重要的角色。
CaCu3Ti4O12基陶瓷作为一种新型的电子陶瓷材料，具有优异的介电性能和储能性能，因此在电容器、滤波器、传感器等电子设备中有着广泛的应用前景。
本文将针对CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能进行深入研究，以期为相关领域的研发和应用提供有益的参考。
二、CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电性能研究1. 介电常数与介电损耗介电性能是陶瓷材料的重要物理性质之一，而介电常数和介电损耗则是评价介电性能的两个关键指标。
在CaCu3Ti4O12基陶瓷中，介电常数的大小直接影响到电容器的容量，而介电损耗则关系到能量的损失和器件的效率。
因此，研究CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电常数和介电损耗具有重要意义。
通过实验测定，我们发现CaCu3Ti4O12基陶瓷具有较高的介电常数和较低的介电损耗。
这主要得益于其独特的晶体结构和良好的微观组织。
此外，我们还发现，通过调整掺杂元素和烧结工艺，可以进一步优化CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电性能。
2. 频率与温度稳定性在实际应用中，陶瓷材料的介电性能往往受到频率和温度的影响。
因此，研究CaCu3Ti4O12基陶瓷在不同频率和温度下的介电性能，对于评估其在实际应用中的可靠性具有重要意义。
我们发现，CaCu3Ti4O12基陶瓷在较宽的频率范围内表现出良好的介电性能稳定性。
同时，在一定的温度范围内，其介电性能也表现出较好的稳定性。
这表明CaCu3Ti4O12基陶瓷具有较好的频率和温度稳定性，适合应用于对介电性能稳定性要求较高的电子设备。
三、CaCu3Ti4O12基陶瓷的储能性能研究储能性能是衡量陶瓷材料在电能存储领域应用潜力的重要指标。
CaCu3Ti4O12基陶瓷因其高介电常数和低损耗特性，在电能存储方面展现出良好的应用前景。
《CaCu3Ti4O12介电陶瓷温度稳定性调控及机理研究》范文
《CaCu3Ti4O12介电陶瓷温度稳定性调控及机理研究》篇一一、引言随着电子技术的飞速发展，介电陶瓷在电子设备中的应用越来越广泛。
CaCu3Ti4O12（CCTO）介电陶瓷因其优异的介电性能和稳定的物理化学性质，在高频、高温、高功率等应用场景中表现出显著的优势。
然而，其温度稳定性仍有待提高以满足更严格的应用需求。
因此，对CCTO介电陶瓷的温度稳定性调控及机理研究具有重要的科学意义和应用价值。
二、CaCu3Ti4O12介电陶瓷概述CaCu3Ti4O12（CCTO）介电陶瓷是一种具有高介电常数的材料，其结构特点决定了其具有优异的介电性能。
然而，其介电性能的稳定性受温度影响较大，导致在实际应用中存在局限性。
为了改善这一问题，研究人员不断探索各种方法来提高CCTO介电陶瓷的温度稳定性。
三、温度稳定性调控方法（一）掺杂改性掺杂是提高CCTO介电陶瓷温度稳定性的常用方法。
通过在CCTO中掺入适量的其他元素，可以调整材料的晶体结构、电子结构和能带结构，从而提高其温度稳定性。
例如，通过掺杂稀土元素或过渡金属元素，可以改善CCTO的介电性能和温度稳定性。
（二）制备工艺优化制备工艺对CCTO介电陶瓷的性能具有重要影响。
通过优化制备工艺，如调整烧结温度、保温时间、气氛等参数，可以改善CCTO的微观结构和性能，从而提高其温度稳定性。
此外，采用先进的制备技术，如溶胶凝胶法、水热法等，也可以有效提高CCTO的温度稳定性。
（三）复合材料法将CCTO与其他具有优异性能的介电材料进行复合，可以充分利用各自的优势，提高复合材料的温度稳定性。
通过调整复合材料的组成和比例，可以优化其介电性能和温度稳定性。
此外，复合材料法还可以改善CCTO的机械性能和加工性能，拓宽其应用领域。
四、温度稳定性调控机理研究针对CCTO介电陶瓷的温度稳定性调控机理，研究人员进行了深入的研究。
通过对材料的晶体结构、电子结构和能带结构进行分析，揭示了掺杂改性、制备工艺优化和复合材料法对CCTO 温度稳定性的影响机制。
CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的研究
CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的研究CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的研究引言CaCu3Ti4O12（简称CCTO）是一种重要的多功能陶瓷材料，具有优异的介电性能。
随着其在电子工业、磁性材料和储能器件等领域的广泛应用，对其介电性能的研究变得尤为重要。
本文旨在系统地探讨CCTO陶瓷的介电性能、制备方法以及影响因素。
一、CCTO陶瓷的介电性能CCTO陶瓷具有极高的介电常数，通常在10^4至10^5之间。
这主要归因于CCTO中多个金属氧化物所引起的极化效应以及其特殊的晶体结构。
除了高介电常数外，CCTO还具有低损耗和温度稳定性高的特点，这使得它成为理想的介电材料。
二、CCTO陶瓷的制备方法目前，常用的制备CCTO陶瓷的方法主要有固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。
其中，固相法是最常见的方法之一。
制备CCTO陶瓷的关键是合成高纯度的Ca、Cu、Ti原料，采用适当的配方和煅烧工艺进行反应。
溶胶-凝胶法和水热法相对较新，利用溶胶-凝胶方法可以得到具有优异性能的纳米CCTO陶瓷。
三、影响CCTO陶瓷介电性能的因素1. 元素配比：CCTO陶瓷的介电性能受到元素配比的影响。
不同比例的Ca、Cu、Ti元素会导致晶体结构和晶格常数的变化，进而影响其介电性能。
2. 烧结工艺：烧结温度和时间等热处理参数也会对CCTO陶瓷的介电性能产生重要影响。
合适的烧结工艺能够提高CCTO陶瓷的致密度和晶体结构的完整性，从而改善其介电性能。
3. 杂质控制：CCTO陶瓷的性能会受到杂质元素的影响。
一些常见的杂质元素，例如Fe、Mn等，会影响CCTO陶瓷的晶体结构和电子迁移率，从而降低其介电性能。
4. 粒径控制：CCTO陶瓷的颗粒粒径也会影响其介电性能。
较小的颗粒有助于提高陶瓷的致密度和晶体结构的完整性，从而提高其介电性能。
结论CCTO陶瓷作为一种高性能介电材料，在电子工业和储能器件领域具有广泛应用前景。
制备高性能CCTO陶瓷的关键是合适的制备方法和优化的工艺参数。
TiO2-ZrO2–Nb2O5介电陶瓷的研究
实验结果及分析
Q×f值随ZnNb2O6 mol量的变化图
实验结果及分析
由图4-4可知，ZnNb2O6的含量增大时，xZnNb2O6—(1-x)ZrTi2O6陶瓷的Q× f值 增加，这是因为ZrTi2O6的Q× f值为20833；ZnNb2O6的Q× f值为125000[30]。 xZnNb2O6—(1-rTi2O6相含量所决定[31]。 ZnNb2O6的Q× f值远远高于ZrTi2O6的Q× f值，当高Q× f值ZnNb2O6的相不断增加 ，所以xZnNb2O6—(1-x)ZrTi2O6陶瓷的Q× f值会随着ZnNb2O6的含量增加而增加 。
体积密度的测量步骤
测量体积密度的步骤如下： 1.把试样表面的灰尘擦干净，然后放在电炉中煮沸下1小时。 自然冷却到室温。 2.饱和试样表观质量测定：将饱和试样快速移到带溢流管容器 的浸液中，待浸液全部淹没试样后，把试样吊在天平的挂钩上称 量，得到饱和试样的表观质量m2，精确至0.001g。 3.饱和试样质量测定：用镊子把式样从浸液中取出，用饱和了 湿毛巾擦去试样表面的液滴，然后快速的称量饱和试样在空气中 质量m3。精确至0.001g。 4. 称量试样的质量m1，精确到0.001g。
TiO2-ZrO2–Nb2O5介电陶瓷的研究
指导教师：吴强教授
班级：11级无非一班 学生：刘平 学号：2011113
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研究的背景及意义
最近几年来，移动通信、卫星定位系统(GPS)、蓝牙以及无线局域网 (WLA)等现代通信业的飞速发展，带动了现代通信相关元器件的需求。也 就形成了庞大的微波谐振器、振荡器、移相器、滤波器、微波电容器以及 微波基板等元器件市场，再加上微波介质陶瓷材料制作的谐振器等微波元 器件具有体积小、性能稳定、价格便宜等优点，在现代通信工具的微型化、 片式化、集成化起着非常重要的作用，所以微波介质陶瓷也发展得很快， 其需求量也迅速扩大，正是由于这种强烈的需求，所以人们对微波介质陶 瓷进行了广泛且深入的研究，陆续研究出新的材料体系。想要这些体系得 到工业应用，就需要在性能上满足高介电常数、低介电损耗和良好的频率 稳定性，当然还要求较低的成本。 TiO2-ZrO2–Nb2O5系是一种典型的中等介电常数微波陶瓷材料，比 (Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷性能更好。
《CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究》范文
《CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究》篇一范文学术论文标题：CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究摘要：本文对CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能进行了系统性的研究。
首先，介绍了CaCu3Ti4O12陶瓷的基本特性及研究背景。
接着，通过实验方法和数据分析，探讨了该陶瓷的介电性能及储能性能，并对其机理进行了详细的分析和讨论。
最后，总结了实验结果，并指出了该陶瓷在储能领域的应用前景及潜在的研究方向。
一、引言随着科技的发展，陶瓷材料在电子、电力、能源等领域的应用越来越广泛。
CaCu3Ti4O12基陶瓷作为一种新型的电子陶瓷材料，具有优异的介电性能和储能性能，成为了研究的热点。
本文旨在探究CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能，以期为该材料在实际应用中提供理论依据。
二、CaCu3Ti4O12基陶瓷的基本特性及研究背景CaCu3Ti4O12基陶瓷是一种具有钙钛矿结构的陶瓷材料，具有高介电常数、低损耗、良好的温度稳定性和频率稳定性等优点。
这些特性使得CaCu3Ti4O12基陶瓷在电子、电力、能源等领域具有广泛的应用前景。
三、实验方法与数据分析1. 实验方法本实验采用传统的固相反应法制备CaCu3Ti4O12基陶瓷。
通过调整原料配比、烧结温度等工艺参数，制备出不同组分的CaCu3Ti4O12基陶瓷样品。
然后，利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对样品进行表征，分析其微观结构。
最后，通过介电测试、储能性能测试等手段，探究其介电及储能性能。
2. 数据分析通过对实验数据的分析，我们发现CaCu3Ti4O12基陶瓷具有较高的介电常数和较低的损耗。
在一定的频率和温度范围内，其介电性能表现出良好的稳定性。
此外，该陶瓷还具有优异的储能性能，能够在较宽的电压范围内实现高效的能量存储。
四、CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电性能及机理分析1. 介电性能CaCu3Ti4O12基陶瓷具有高介电常数和低损耗的特点，这使得其在高频、高Q值电路中具有广泛的应用。
介电陶瓷的应用
介电陶瓷的应用
介电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有优异的绝缘性能和介电性能，广泛应用于电子、通信、能源等领域。
本文将从几个方面介绍介电陶瓷的应用。
一、电子领域
1. 电容器：介电陶瓷可用于制造电容器，用于储存和释放电荷。
其高介电常数和低介质损耗使得电容器具有更高的电容值和更低的能量损耗。
2. 压电陶瓷：介电陶瓷在电场作用下会发生压电效应，即产生机械位移。
这一特性使得压电陶瓷在电声器件、传感器等领域有广泛应用。
二、通信领域
1. 介电滤波器：介电陶瓷可用于制造滤波器，用于在通信系统中去除杂散信号和噪声。
其高品质因子和稳定的介电特性使得滤波器具有更好的性能。
2. 表面声波器件：介电陶瓷常被用于制造表面声波器件，如延迟线、振荡器等，用于无线通信设备中的频率控制和信号处理。
三、能源领域
1. 热电陶瓷：介电陶瓷在温差作用下会产生热电效应，即将热能转化为电能。
这一特性使得热电陶瓷在能源回收和温度测量等领域有
广泛应用。
2. 电池隔膜：介电陶瓷可用于制造电池隔膜，用于阻止正负极之间的直接接触，防止短路和电解液的混合。
其高绝缘性和化学稳定性使得电池具有更好的安全性和性能。
四、其他应用领域
1. 陶瓷电阻器：介电陶瓷可用于制造电阻器，用于限制电流或分压。
其高绝缘性和稳定的电阻特性使得电阻器在电路中起到重要的作用。
《CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究》范文
《CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究》篇一一、引言陶瓷材料作为电容器材料中一类重要的代表，在当今电子工程、材料科学以及微电子领域得到了广泛的研究与应用。
而其中，CaCu3Ti4O12基陶瓷，由于其出色的电性能、机械性能以及相对廉价的制备成本，已经成为科研工作者的重点研究对象。
本文主要研究该类陶瓷的介电及储能性能，探讨其性能与微观结构的关系，以期为实际生产和应用提供理论支持。
二、CaCu3Ti4O12基陶瓷的制备与表征首先，本文对CaCu3Ti4O12基陶瓷的制备工艺进行了详细的描述。
该制备过程主要包括原材料的选取、配比、混合、成型和烧结等步骤。
同时，采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段对所制备的陶瓷进行了结构和形貌的分析，验证了陶瓷样品的相纯度和结构特征。
三、介电性能的研究1. 测试方法与数据：在测试CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电性能时，主要采用阻抗谱仪等测试手段，分析了其频率响应特性和温度依赖性。
对不同工艺条件下的样品进行介电测试，得到其介电常数和损耗等关键数据。
2. 介电常数的解析：对于所获得的介电数据，通过结合实际理论分析，进一步探索其产生原因。
详细探讨了晶体结构、微粒组成等因素对介电常数的影响，同时通过模型对数据进行了解析和验证。
四、储能性能的研究1. 测试方法与结果：本文采用循环伏安法等方法对CaCu3Ti4O12基陶瓷的储能性能进行了研究。
测试了其在不同电场下的充放电过程，分析了其储能密度、充放电效率等关键参数。
2. 储能机制的分析：结合实验结果和理论分析，探讨了该类陶瓷的储能机制。
从微观角度出发，分析了其晶格结构、电子传输等特性对储能性能的影响。
同时，还研究了该类陶瓷在不同温度和频率下的储能性能变化规律。
五、结论与展望本文通过对CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能的研究，揭示了其良好的电性能、高储能性能和稳定性能的特点。
从晶体结构、微粒组成和充放电过程等角度探讨了这些性能的产生原因和影响因素。
陶瓷材料的电学性能研究
陶瓷材料的电学性能研究随着科技的发展和应用的广泛，人们对材料的要求也变得越来越高。
陶瓷材料作为一种重要的结构材料，在电子、能源等领域扮演着重要角色。
本文将探讨陶瓷材料的电学性能研究，着重介绍其导电性和电介质性能。
一、导电性研究陶瓷材料的导电性研究主要包括导电机理、导电性能评价以及改善导电性能的方式等方面。
其中，陶瓷的导电机理是了解其导电性能的基础。
根据陶瓷导电机理的不同，可以将陶瓷导电性分为电子导电和离子导电两种类型。
电子导电是指通过自由电子在材料中传导电流的过程。
金属陶瓷是典型的电子导电材料，其导电机制主要是通过导带中的自由电子，而陶瓷晶体结构中的价电子是与禁带中的束缚能级联系密切的。
离子导电则是指离子在材料中的迁移导致电流产生的现象。
氧化物陶瓷常常表现出较好的离子导电性能，这对于电解物质、固体氧化物燃料电池等电化学器件的研究具有重要意义。
在导电性能的评价中，关注的焦点主要是电阻率和导电机理。
电阻率是导体材料电阻特性的量化指标。
通常，电阻率越低，材料导电性能越好。
导电机理的研究能够进一步深入了解材料本质，为改善导电性能提供理论基础。
提高陶瓷材料导电性能的方式有很多。
一种常见的方法是掺杂。
通过在陶瓷导体中引入适量的杂质原子，可以调整导体的电荷密度以改变其导电性能。
此外，还可以通过物理或化学方法制备高可导陶瓷导体，例如利用溶胶-凝胶法合成导电硅氧烷材料等。
二、电介质性能研究与导电性研究相比，电介质性能研究更加广泛和复杂。
电介质是指不导电的材料，在电场作用下能够储存电荷和产生电位差的能力。
电介质性能的研究主要包括介电常数、介电损耗、耐电压和能量储存等方面。
介电常数是表征电介质储存电荷能力的一个重要参数。
高介电常数意味着电介质能够储存更多的电荷，并具有更高的电容效果。
而介电损耗则是衡量电介质的能量损耗情况。
通常情况下，介电损耗越小，电介质材料越适合用于电子器件。
耐电压是指电介质能够承受的最大电场强度。
电子陶瓷材料的介电性能研究
电子陶瓷材料的介电性能研究在当今科技发展的时代，电子陶瓷材料作为一种重要的功能材料，扮演着不可或缺的角色。
电子陶瓷材料的介电性能研究，是科学家们长期以来关注的焦点之一。
本文将探讨电子陶瓷材料的介电性能及其研究现状，并讨论其在现实生活中的应用。
首先，介电性能是电子陶瓷材料的重要性能之一。
介电性能主要包括介电常数、介质损耗和介质极化等方面。
介电常数是描述介质对电场响应的能力的物理量，通常用ε 来表示。
在电场作用下，材料内部的极化会导致电荷的移动，而介电常数则是电极化程度的衡量。
介质损耗是指电场作用下材料本身发生的能量损耗，通常以介质损耗因子（tanδ）来表示。
介质极化则是指材料中电偶极子的取向随电场变化而发生的过程。
电子陶瓷材料的介电性能对其在电子器件、无线通信、传感器等领域的应用具有重要影响。
目前，研究人员对电子陶瓷材料的介电性能进行了广泛的研究。
其中，一些常见的电子陶瓷材料包括铁电材料、铁磁材料、介电常数高的陶瓷材料等。
铁电材料是具有自发电偶极矩的材料，而铁磁材料则是具有自发磁化的材料。
介电常数高的陶瓷材料，则通常是具有高介电常数的绝缘材料。
在铁电材料的研究中，工艺制备和表征技术是关键。
通过不同的制备方法，可以得到具有不同微观结构和性能的铁电材料。
例如，溶胶-凝胶法、固相反应法等方法可以制备出纳米级的铁电材料，从而提高其热稳定性和介电性能。
而电子显微镜、X射线衍射等表征手段可以对材料的结构和相变行为进行研究。
通过这些研究手段的应用，科学家们可以深入了解铁电材料的介电性能，为其应用提供指导。
在介电常数高的陶瓷材料研究中，材料的组成和工艺控制是关键。
通过合理选择材料的成分和工艺参数，可以获得高介电常数的陶瓷材料。
同时，通过控制材料微观结构，可以优化材料的介电性能。
例如，调控陶瓷材料中晶粒尺寸和界面能量等因素，可以提高其介电常数和抗电荷迁移性能。
电子陶瓷材料的介电性能在现实生活中有广泛的应用。
其中，铁电材料常被用于电极材料、传感器、随行波装置等领域。
结构优化对陶瓷材料介电性能的影响研究
结构优化对陶瓷材料介电性能的影响研究引言：陶瓷材料作为一种重要的功能材料，在电子、医疗、航空等领域具有广泛应用。
而其介电性能的优化对于提高材料的性能和应用潜力至关重要。
本文将探讨结构优化对陶瓷材料介电性能的影响，以期为相关领域的研究提供一定的参考和启示。
1. 介电性能的意义及相关指标介电性能是表征陶瓷材料在电场作用下的响应能力的重要指标。
它直接影响材料的能量存储、导电性等性能，进而影响材料在电子器件、储能器件等方面的应用。
介电性能主要通过介电常数、介电损耗和介电强度等指标进行评价。
2. 结构优化与介电性能的关系2.1 微观结构优化的作用陶瓷材料的介电性能与其微观结构有紧密关联。
通过优化材料的微观结构，可以调控材料的晶格缺陷、晶粒大小和晶界等特征，从而影响材料的介电性能。
例如，通过调控材料中的缺陷密度和有效载流子浓度，可以提高材料的介电常数和介电强度。
2.2 中空结构的引入引入中空结构是一种常用的结构优化策略，可以有效提升陶瓷材料的介电性能。
中空结构能降低材料的介电损耗，同时增加材料的机械强度和热稳定性。
例如，通过中空微球技术制备的陶瓷材料，具有较高的介电常数和低的介电损耗，被广泛应用于高频电子器件和微波器件领域。
3. 结构优化技术及应用3.1 先进的制备技术随着科学技术的不断进步，一系列先进的制备技术被应用于陶瓷材料的结构优化。
例如，溶胶-凝胶法、燃烧法、等离子体喷涂等技术能够制备出具有特定形貌和结构的陶瓷材料，实现对介电性能的调控和改善。
3.2 其他结构优化策略除了中空结构的引入外，还可以采用其他结构优化策略来影响陶瓷材料的介电性能。
例如，引入纳米尺度的界面相，可以增加材料的晶界能量储存，提高介电常数。
通过控制材料的成分和掺杂行为，实现材料中离子传输的优化，提高材料的电导率和介电强度。
4. 结构优化对陶瓷材料性能的影响研究4.1 介电常数的提高通过结构优化，陶瓷材料的介电常数可以得到有效提高。
多孔陶瓷材料的制备与介电性能研究
多孔陶瓷材料的制备与介电性能研究引言多孔材料是一类广泛应用于多个领域的重要材料。
而其中的多孔陶瓷材料以其独特的特性和广泛的应用受到了研究者们的极大关注。
本文将探讨多孔陶瓷材料的制备方法以及其介电性能的研究现状。
制备方法一种常见的多孔陶瓷材料制备方法是模板法。
这种方法首先将一个特定形状和尺寸的模板浸入浆料中，然后通过烧结等方式，将浆料固化成陶瓷材料，最后再将模板从陶瓷材料中去除，留下孔隙。
这种制备方法可以根据不同需求定制孔隙大小和形状，从而满足不同应用的要求。
另一种制备方法是发泡法。
这种方法将高温稳定、易燃的发泡剂添加到陶瓷粉末中，在高温条件下，发泡剂燃烧释放出气体，形成孔隙，同时固化成陶瓷材料。
这种方法制备的多孔陶瓷材料孔隙分布均匀，具有良好的孔隙连通性。
除了以上两种方法，还有其他多种制备多孔陶瓷材料的方法，例如静电纺丝法、溶胶-凝胶法等，每种方法都有各自的特点和适用范围。
介电性能研究多孔陶瓷材料的介电性能是其重要的物理性能之一。
通过研究介电性能，可以了解材料在电场作用下的响应和行为，以及利用这些特性设计和开发新型器件。
介电性能可以通过介电常数和介电损耗角正切来描述。
介电常数是材料在电场作用下的响应程度，其值越大，说明材料的极化程度越强。
而介电损耗角正切是材料在电场作用下能量损耗的指标，其值越小，说明材料的能量损耗越小。
研究人员通过测量多孔陶瓷材料的介电常数和介电损耗角正切，可以了解材料的介电性能。
举个例子，一些研究表明，氧化锆基多孔陶瓷材料具有较低的介电常数和介电损耗角正切，适合用于微波吸收和电介质应用。
此外，研究人员还可以通过改变多孔陶瓷材料的孔隙结构和孔隙形状，来调控材料的介电性能。
一些研究表明，多孔陶瓷材料的介电性能与孔隙形状和大小密切相关。
通过调控孔隙结构，可以改变材料的介电常数和介电损耗角正切，从而获得特定应用需要的性能。
结论多孔陶瓷材料的制备方法众多，每种方法都有其特点和适用范围。
研究生课程-陶瓷介电性能37页PPT
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得全力做你应该做的事吧。——美华纳
研究生课程-陶瓷介电性能
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
高介高稳定性Y5P陶瓷电容器材料介电性能的研究毕业设计（论文）
高介高稳定性Y5P陶瓷电容器材料介电性能的研究毕业设计（论文）高介高稳定性Y5P陶瓷电容器材料介电性能的研究摘要BaTiO3基陶瓷电容器是一类用途广泛的Ⅱ类陶瓷电容器，即低频高介陶瓷电容器。
由于其本身具有高介电常数、绝缘特性，并可以通过元素掺杂改性达到美国电子工业协会（EIA）标准Y5P（在-30℃到85℃范围内，温度稳定性达到△C/C≤10%）与X7R、X8R、Y5V等陶瓷电容器的要求，而成为各国材料科研人员的研究热点。
本文主要以BaTiO3-Nb2O5-Co3O4(BTNC)陶瓷系统为研究对象，研究添加不同掺杂物Bi4Ti3O12（BIT）、Bi0.5Na0.5TiO3（NBT）、CaCu3Ti4O12(CCTO)对系统介电性能的影响。
通过添加适量的掺杂物，达到提高系统介电常数和温度稳定性的目的。
实验结果表明：BIT 掺杂量为6.0wt%(质量比)，烧结温度为1260℃的BTNC基陶瓷，其介电常数最高可达3000，温度稳定性△C/C≤15%；NBT掺杂量为2.4at%（物质的量比），烧结温度为1260℃的BTNC基陶瓷，其介电常数最高为2850，温度稳定性可以达到△C/C≤10%；在1130℃下烧结，掺杂2.0at% CCTO的BTNC基陶瓷，在室温到85℃范围内，介电常数可达到2800以上，温度稳定性△C/C≤5%。
关键词：钛酸钡，高温度稳定性，高介电常数，陶瓷电容器Investigation of Dielectric Properties of Y5P Ceramic Capacitors with High Temperature Stability and High Dielectric ConstantABSTRACTBarium titanate based ceramic capacitors were multi-functional materials, it belonged to low frequency and high dielectric ceramic capacitor, which was called Ⅱ type ceramics. Barium titanate based ceramic capacitors were Research focus to national Materials scientists because of its high dielectricconstant, insulation performance and can be modified by doping to achieve the requirements of Electronic Industries Association (EIA) ceramic capacitors standard as Y5P, X7R, X8R, Y5V, etal. In this paper, the ceramic of BaTiO3-Nb2O5-Co3O4 (BTNC) systems was studied as the main object, in order to research the effect of the system dielectric properties by adding different dopants Bi4Ti3O12（BIT）、Bi0.5Na0.5TiO3（NBT）、CaCu3Ti4O12(CCTO). Adding appropriate amount of dopants can improve the dielectric constant and temperature stability. It was found that the the maximum dielectric constant of BTNC system, which was doped 6% BIT and sintered at 1260℃, was 3000, and the temperature st ability was △C/C≤15%; the the maximum dielectric constant of BTNC system, which was doped 2.4% NBT and sintered at 1260℃, was 2850, and the temperature stability was △C/C≤15%; In the range from room temperature to 85 ℃, the the dielectric constant of BTNC system, which was doped 2% CCTO and sintered at 1130℃, reached 2800 or more, and the temperature stability was △C/C≤15%.KEY WORDS:barium titanate,high temperature stability, high dielectric constant,ceramic capacitors目录摘要........................................................................................................................... .. (I)ABSTRACT........................................................................................................... .......................................II 目录........................................................................................................................... ................................... III 1 综述. (1)1.1 引言 (1)1.2 BaTiO3系陶瓷介质材料概述 (1)1.2.2 BaTiO3的铁电性能 (3)1.2.3 BaTiO3陶瓷介电-温度特性 (3)1.3 “壳-芯”结构理论 (4)1.4 BaTiO3陶瓷掺杂改性 (5)1.4.1 等价掺杂 (5)1.4.2 不等价掺杂 (7)1.5 CCTO巨介电常数材料简介 (8)1.5.1 CCTO的结构 (8)1.5.2 CCTO的表征 (9)1.5.3 CCTO巨介电特性的起源 (10)1.6 本文研究的意义与目的 (10)2 实验部分 (11)2.1 实验原料 (11)2.2 实验仪器 (11)2.3 实验过程 (12)2.3.1 掺杂物的预合成 (12)2.3.2 陶瓷片式电容器的制备 (13)2.4 性能测试 (16)2.4.1 收缩率和密度测试 (16)2.4.2 电性能的测试 (17)3 分析与讨论 (18)3.1 BIT掺杂对BTNC基陶瓷性能的影响 (18)3.1.1 BIT掺杂对BTNC基陶瓷密度及烧结温度的影响 (18) 3.1.2 BIT掺杂对BTNC基陶瓷介温特性的影响 (18)3.2 NBT掺杂对BTNC基陶瓷性能的影响 (20)3.2.1 NBT掺杂对BTNC基陶瓷密度及烧结温度的影响 (20) 3.2.2 NBT掺杂对BTNC基陶瓷介温特性的影响 (20)3.3 CCTO掺杂对BT基陶瓷性能的影响 (21)3.3.1 CCTO掺杂对BT基陶瓷密度及烧结温度的影响 (21) 3.3.2 CCTO掺杂对BT基陶瓷介温特性的影响 (22)3.4 CCTO掺杂对BTNC基陶瓷性能的影响 (23)3.4.1 CCTO掺杂对BTNC基陶瓷密度及烧结温度的影响 (23)3.4.2 CCTO掺杂对BTNC基陶瓷介温特性的影响 (24)3.5 CCTO掺杂对BTNC基（稀土掺杂）陶瓷性能的影响 (25)3.5.1 CCTO掺杂对BTNC基（稀土掺杂）陶瓷密度及烧结温度的影响 (25)3.5.2 CCTO掺杂对BTNC基（稀土掺杂）陶瓷介温特性的影响(25)4 结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)1 综述1.1 引言铁电陶瓷又称为II 类低频电容器陶瓷，这类电容器多用于滤波、旁路和耦合等电子电路中，一般要求有极大的电容量，因此要求用介电常数很高的瓷料来制备。
对介电功能陶瓷性能的研究
XINYU UNIVERSITY现代科学技术概论作业题目材料科学基础论文二级学院新能源学院专业新能源科学与工程班级新能源一班学号学生姓名联系方式成绩批阅老师对介电功能陶瓷性能的研究【摘要】随着材料科学技术的飞速发展，电功能陶瓷材料的低位变得日益重要，其特性方面发挥的优越性是其他材料不可代替的。
电功能材料作为一种精细陶瓷，采用高度精选的原料，通过精密调配的化学组成和严格控制的制造工艺合成的陶瓷材料。
近年来，电子元件随科技发展和市场需求不断向片式化、小型化、多功能化等趋势发展，其中，片式化是小型化、多功能化发展的基础。
因此，片式化材料和器件的研究成为热点。
在片式化多层结构中，为了使用银、铜内电极，降低元件制作成本，低温共烧陶瓷技术成为近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术。
从介电材料的低温烧结和掺杂改性入手，通过调节成型压力，成型方式，叠层结构，以及采用零收缩技术，零收缩差技术，加入中间层等工艺技术和结构的改变，来研究层状共烧体的收缩率匹配，界面反应，界面扩散和介电性能，最终解决两种材料之间的共烧兼容问题，获得可低温烧结的无翘曲变形，无开裂等缺陷且界面结合良好的叠层共烧体。
介电陶瓷和绝缘陶瓷在本质上属于同一类陶瓷，但是与绝缘陶瓷不同的是，主要利用介电性能的陶瓷称为介电陶瓷或者说，介电陶瓷是通过控制陶瓷的介电性质，使之具有较高的介电常数、较低的介质损耗和适当的介电常数温度系数的一类陶瓷。
【关键词】陶瓷功能系数介电【引言】介电陶瓷对人类的生活影响涉及方方面面，但是人类对功能陶瓷的利用在一些方面的利用还是个空白，我设想如果我们把介电陶瓷用在谐振器、耦合器、滤波器、电容器、半导体、变压器等生活电器中时，这些电器将在工作效率和工作寿命上有很大的提高。
为了加强对介电功能陶瓷的功能的广泛利用，我对介电功能陶瓷材料的介电特性做了深入研究。
通过对材料性质的分析，我采用实验分析法，设计了周密的实验方案，同时我对介电功能陶瓷的理论基础做了研究设想，设计了研究方法和实验设计。
功能陶瓷的固相反应法制备及介电性能测试
功能陶瓷的固相反应法制备及介电性能测试一、实验目的1、了解制备功能陶瓷材料的固相反应法;2、掌握用LCR仪测试功能陶瓷材料介电性能的方法；3、测量特定频率及温度范围内BaTiO3陶瓷的介电性能随频率及温度的变化；4、结合实验结果分析BaTiO3陶瓷的介电性能与频率及温度的关系.二、实验原理固相反应法制备功能陶瓷：制备功能陶瓷材料的方法有很多种，其中最成熟、应用最为广泛的则是固相反应法.这种方法以高纯度粉末（常为氧化物）为原料，经精确称量后与球磨介质（常为球状，一般用ZrO2、Al2O3、玛瑙等高硬度材料)及分散液体（通常为水或酒精)混在一起，经球磨、干燥、过筛后得到颗粒细小、混合均匀的粉末。
均匀混合的粉末在高温下发生化学反应,合成所需的物相,此过程称为预烧结（又称锻烧）.之后再次进行球磨、干燥、过筛，并将得到的颗粒细小的粉末与少量有机物水溶液（如PV A、PVB等）混合在一起、研磨后过筛（此过程称为造粒)，以增加粉末在成型过程中的可塑性和流动性，并减小粉末与模具间的摩擦。
将造粒后的粉末放置于金属模具中,并施加高压,即得到具有所需形状的压粉体(又称素胚)，此过程称为成型。
压粉体具有一定的强度和致密度,但其中仍存在很多气孔，需通过高温下的烧结过程予以排除。
由于粉末颗粒细小，具有较高的表面能,这和高温一起构成了烧结过程的动力.在烧结动力的作用下，颗粒之间发生传质的过程，同时伴随着晶粒的长大、大部分气孔的排除、体积的收缩、密度的增大及强度的提高，最终得到致密的陶瓷材料。
材料的介电性能及其测试方法：介电性是材料对外加电场的一种反应。
介电材料内的电荷在外加电场的作用下会发生位移，导致正、负电荷中心不重合，从而发生电极化、在介质表面形成束缚电荷，并在宏观上表现为电容及介电常数.介电常数 是表征材料介电性能的物理量，定义为电位移与外加电场之间的比值。
出于方便的考虑，常用相对介电常数r ε (即介电常数与真空介电常数的比值，0/εε)来表示。
研究生课程-陶瓷介电性能
)1 2
d e 0
击穿电压和试样厚度的关系可以作为热击穿的判据
2）电击穿
在强电场下，固体导带中可能因冷发射或热发射存在一些电子。这些电 子一方面在外电场作用下被加速，获得动能；另一方面与晶格振动相互 作用，把电场能量传递给晶格。当这两个过程在一定温度和场强下平衡 时，固体介质有稳定的电导；当电子从电场中得到的能量大于传递给晶 格振动的能量时，电子的动能就越来越大，至电子能量大到一定值时， 电子与晶格振动相互作用导致电离产生新电子，使自由电子数迅速增加， 电导进入不稳定阶段，击穿发生。
但在居里温度以下，热运动能量减小，由于钛氧离子之间形成的电场的作用， 钛离子就有可能向某个氧原子靠近，并在这个位置固定下来，产生自发位移， 结果晶胞发生畸变，晶胞沿钛离子位移的方向（即c轴方向）伸长，其它两 个方向（即原立方a轴与b轴方向）上则缩短，从而变成了四方晶系，晶胞中 出现电矩，产生自发极化。
UJ (T T0 )
0eW / kT
利用
0e
(T T0 )
W / kT e 近似代替 0
W 其中 kT02
UJ (T T0 ) UE (T T0 ) U2 0e (T T0 ) (T T0 ) d
无机材料的介电性质
6.3介电强度
介质的特性，指在一定的电场强度范围内的材料的特性。当 电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态。 这种现象称介电强度的破坏，或叫介质的击穿。相应的临界 电场强度称为介电强度，或称为击穿电场强度。
击穿类型分为三种：热击穿、点击穿、局部放电击穿
2 固体电介质的击穿 1）热击穿
N1 f r l
设有厚度为d，面积无限大的平板电容器，外施直流电压U0。设介质导热 系数为λ，只考虑x方向热流，得包含温升、散热、发热在内的热平衡方程
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XINYU UNIVERSITY现代科学技术概论作业题目材料科学基础论文二级学院新能源学院专业新能源科学与工程班级新能源一班学号学生姓名联系方式成绩批阅老师对介电功能陶瓷性能的研究【摘要】随着材料科学技术的飞速发展，电功能陶瓷材料的低位变得日益重要，其特性方面发挥的优越性是其他材料不可代替的。
电功能材料作为一种精细陶瓷，采用高度精选的原料，通过精密调配的化学组成和严格控制的制造工艺合成的陶瓷材料。
近年来，电子元件随科技发展和市场需求不断向片式化、小型化、多功能化等趋势发展，其中，片式化是小型化、多功能化发展的基础。
因此，片式化材料和器件的研究成为热点。
在片式化多层结构中，为了使用银、铜内电极，降低元件制作成本，低温共烧陶瓷技术成为近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术。
从介电材料的低温烧结和掺杂改性入手，通过调节成型压力，成型方式，叠层结构，以及采用零收缩技术，零收缩差技术，加入中间层等工艺技术和结构的改变，来研究层状共烧体的收缩率匹配，界面反应，界面扩散和介电性能，最终解决两种材料之间的共烧兼容问题，获得可低温烧结的无翘曲变形，无开裂等缺陷且界面结合良好的叠层共烧体。
介电陶瓷和绝缘陶瓷在本质上属于同一类陶瓷，但是与绝缘陶瓷不同的是，主要利用介电性能的陶瓷称为介电陶瓷或者说，介电陶瓷是通过控制陶瓷的介电性质，使之具有较高的介电常数、较低的介质损耗和适当的介电常数温度系数的一类陶瓷。
【关键词】陶瓷功能系数介电【引言】介电陶瓷对人类的生活影响涉及方方面面，但是人类对功能陶瓷的利用在一些方面的利用还是个空白，我设想如果我们把介电陶瓷用在谐振器、耦合器、滤波器、电容器、半导体、变压器等生活电器中时，这些电器将在工作效率和工作寿命上有很大的提高。
为了加强对介电功能陶瓷的功能的广泛利用，我对介电功能陶瓷材料的介电特性做了深入研究。
通过对材料性质的分析，我采用实验分析法，设计了周密的实验方案，同时我对介电功能陶瓷的理论基础做了研究设想，设计了研究方法和实验设计。
如果电功能陶瓷得到很好的利用，我们的电器和各种电子设备间的工作效率将大大提高，设备制造成本也将大大降低。
所以，研究介电功能陶瓷有很深远的意义。
一、节电功能陶瓷的定义陶瓷材料特有的高强度、耐热性、稳定性等特点，被人们普遍看好用作集成电路板的制造材料。
目前作为集成电路基板的陶瓷材料主要有氧化铝、氧化铍、碳化硅及氮化铝等，其中以氧化铝应用最为普遍。
这类陶瓷的介电损耗低，机械强度高，已被广泛应用于基板材料。
氧化铍最大的优点是导热系数高，但制造工艺较复杂，成本高，毒性大，限制了它的使用。
碳化硅的导热性优于氧化铝，有人采用热压方法，已制成高性能基板，工作到200℃左右时其性能仍能满足实用要求，但是由于添加剂有毒性，同时热压烧结工艺复杂，限制了它的发展。
近年来氮化铝基板引起国内外的普遍关注。
日本商品化生产氮化铝的热传导率是目前广泛使用的氧化铝瓷热传导率的10倍左右，其他电性能也和氧化铝陶瓷大致相当，有希望成为超大规模集成电路的下一代优质基板材料。
电介质陶瓷主要包括介电陶瓷、压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷。
其中介电陶瓷的利用最为广泛，具有巨大的研究与开发空间。
二、介电陶瓷的计划与介电常数设想在平行板电容器的两板上，充以一定的电荷，当两板间存在电介质时，两板的电位差总是比没有电介质存在（真空）时低，在介质表面上会出现感应电荷，如下图所示。
这些感应电荷部分屏蔽了板上自由电荷所产生的静电场，这种感应电荷不能自由迁移，称为束缚电荷。
电介质在电场作用下产生感应电荷的现象，称为电极化。
电介质：一切绝缘体统称为电介质，或者是在外电场的作用下内部结构发生变化，并且反过来影响外电场的物质。
电介质极化示意图在电场作用下，电介质以正、负电荷重心不重合的电极化方式来传递并记录电的影响。
从微观上看，电极化是由于组成介质的原子（或离子）中的电子壳层在电场作用下发生畸变，以及由于正负离子的相对位移而出现感应电矩。
电极化是电介质最基本和最主要的性质，介电常数是综合反映介质内部电极化行为的一个主要的宏观物理量。
我们知道，对极板面积为S ，两极板表面距离为d ，极板间真空的平行板电容器的电容为:dS e C 00= 式中0e ——真空中的介电常数。
当两极板间放入电介质时，店同庆的电容增加，实验表明，两极板间为真空时的电容0C 与两极板间充满均匀电介质时的电容C 的比值为:C C e r = r e 叫作介质的相对介电常数。
所以，dS e d S e e C e C r r ===00 式中0e e e r =，e 叫作电介质的介电常数。
r e 为电容之比，是一个没有单位的纯数。
所以电介质的介电常数e 的单位和真空的介电常数0e 的单位相同。
12010*85.8-=e F/m前述电极化概念时，把感应电荷称为束缚电荷，而束缚电荷的面密度或介质中单位体的电矩即为极化强度，以P 表示。
P 不仅与外电场强度有关，更与介质本身的特性有关。
真空时，电位移 00E e D =式中0E ——两极板间为真空的介质中静电场。
有电介质时，eE e D 0≈式中E ——两极板间有电介质时的介质中的宏观静电场；e ——截止的介电常数。
电位移为P E e D +=0E e e P )1(0-=介质的介电常数0e e e r =，r e 为相对介电常数，r e 是电子陶瓷材料中一个十分重要的参数，不同用途的陶瓷对r e 有不同的要求。
例如，绝缘陶瓷一般要求r e ≤9，否则使线路的分布电容太大，影响线路的参数，而电容器陶瓷一般要求r e 越大越好，r e 大可以做成大容量小体积的电容器。
三、极化与介质损耗任何介质的电场作用下，总是或多或少地把部分电能转变成热能而使介质发热。
在单位时间内因发热而消耗的能量称为损耗功率或简称介质损耗，常用δtg 来表示，其值越大，能量损耗也越大，δ称为介质损耗角，其物理意义是指在交变电场下电介质的电位移D 与电场强度E 的相位差。
介质损耗是所有应用于交变电场中电介质的重要的品质指标之一，因为介质在电工或电子工业可能影响元器件的正常工作。
例如用于谐振回路中的电容器，其介质损耗过大时，将影响整个回路的调谐锐度，从而影响整机的灵敏度和选择性。
介质损耗严重时，甚至会导致介质过热而破坏绝缘。
从这种意义上说，介质损耗越小越好。
实际用的绝缘材料，其电阻不可能无穷大，在外电场作用下，总有一些带电质点会发生移动而引起漏导损耗。
一切介质在电场中均会呈现出极化现象，除电子、离子的弹性位移极化基本上不消耗能量外，其他缓慢极化（如松弛极化、空间电荷极化等）在极化缓慢建立的过程中都会因克服阻力而引起能量的损耗，这种介质损耗一般称为极化损耗。
tgδ的倒数Q（Q=1/tgδ）称为介电陶瓷材料的电学品质因数，这也是介电陶瓷重要的特征评价参数。
1、松弛极化：当材料中存在弱联系电子、离子和偶极子等松弛质点时，热运动使这些松弛质点分布混乱，而电场力图使这些质点按电场规律分布，最后在一定温度下发生极化。
松弛极化的带电质点在热运动时移动的距离，可与分子大小相比拟，甚至更大，并且质点需要克服一定的势垒才能移动，因此这种极化建立的时间较长（可达到10-2-10-9s），需要吸收一定的能量，是一种非可逆过程。
包括电子松弛极化、离子松弛极化和偶极子松弛极化，多出现在晶体缺陷区或玻璃体内。
2、空间电荷极化：常发生不均匀介质中。
在电场作用下，不均匀介质内部的正负间隙离子分别向负、正极移动，引起介质内各点离子密度的变化，即出现电偶极矩，这种极化称为空间电荷极化。
在电极附近积聚的离子电荷就是空间电荷。
随着温度的升高而下降，这是由于温度升高，离子运动加剧，离子容易扩散，因而空间电荷减少。
空间电荷的建立需要较长时间，大约几秒到数十分钟，甚至可达数十小时。
四、介电陶瓷材料及其应用介电陶瓷主要用于陶瓷电容器和微波介质元件。
陶瓷电容器是现代电子线路中必不可少的元件，每个电视机或录像机中都含有100-200个陶瓷电容器，由于陶瓷的介电特性好，可制成体积小、容量大的电容器。
电视机超高频（UHF）的频率为300MHz，通讯卫星的频率大于10000MHz，只有陶瓷电容器才能在1000MHz以上的频率有效的工作。
在微波应用中，当使用空腔共振器的过滤器时，体积很大，而采用介电陶瓷，则可使微波通信和其他微波设备小型化。
1、陶瓷电容器用于制造电容器的介电陶瓷，在性能上一般应达到如下要求：（1）介电常数应尽可能高，介电常数越高，陶瓷电容器的体积可以做得越小。
（2）在高频、高温、高压及其他恶劣环境下，陶瓷电容器性能稳定可靠。
（3）介电损耗要小，这样可以在高频电路中充分发挥作用，对于高功率陶瓷电容器，能提高无功功率。
（4）比体积电阻高于1010Ω·m，这样可保证在高温下工作。
（5）具有较高的介电强度，陶瓷电容器在高压和高功率条件下，往往由于击穿而不能工作，因此提高电容器的耐压性能，对充分发挥陶瓷的功能有重要作用。
陶瓷电容器有温度补偿电容器用于介电陶瓷、半导体电容器陶瓷、高介电常数电容器用陶瓷、高压电容器陶瓷。
2、微波介质陶瓷微波介质陶瓷主要用于制作微波电路元件，微波电路元件要求介电陶瓷在微波频率下具有如下性能：（1）介电常数适当且稳定；（2）介质损耗小；（3）介电常数温度系数小；（4）热膨胀系数小。
微波介质陶瓷主要用于谐振器、耦合器、滤波器等微波器件以及微波介质基片。
【结论】1、固体介质的击穿场强往往取决于材料的均匀性；2、大部分材料在交变电场下的击穿场强低于直流下的击穿场强，在高频下由于局部放电的加剧，使得击穿场强下降得厉害，并且材料得介电常数越大，击穿场强下降得越多；3、无机电介质在高频下得击穿往往具有热得特征，发生纯粹电击穿得情况并不多见；4、在室温附近，高分子电介质的击穿场强往往比陶瓷等无机材料要大，并且极性高聚物的击穿场强比非极性的大；5、在软化温度附近，热塑性高聚物的击穿场强急剧下降。
【参考文献】【1】关长斌等.陶瓷材料导论.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2005【2】刘向春.ZnO-TiO2系介电陶瓷/NiZnCu铁氧体叠层低温共烧兼容特性研究.无机化学学报，【3】邵守福.钛酸铜钙基高介电陶瓷材料和钛酸钡压电陶瓷材料的物性研究.硅酸盐学报，【4】 /view/79a1bb1c59eef8c75fbfb3c6.html.功能材料的简介.百度文库：基础科学.。