1. 研究目的与意义（文献综述）

电介质陶瓷具有电绝缘特性，利用其电绝缘特性，可制作电容器等电子元器件。电容器作为电子电路的主要无源器件，可以储存静电能，具有充电、放电、通交流、隔直流等特性。近年来，随着电子工业的飞速发展，对电子元器件的工作性能要求越来越严格，在其他外界条件相同的情况下，具有更高介电常数更高击穿强度的电介质陶瓷材料能够储存更多的电荷，从而可获得更高的能量储存密度(energy storage density)。

经过大量研究人员的探索，batio₃基储能介质陶瓷由于具有较高的介电常数、优良的铁电、压电和绝缘性能而被广泛应用于生产小体积大容量的多层陶瓷电容器（mlcc），新型阻变和铁电存储器等电子器件。但纯batio₃在不同温度存在多种相变，介电常数随温度变化较大，尤其在居里温度（~130℃）处介电常数随温度变化剧烈，并且，当温度超过居里温度后，其介电常数急剧降低。因此，纯batio₃无法满足实际应用的要求。必须通过掺杂、工艺优化、微观结构控制等途径改善batio₃的介温性能。

在掺杂改性方面，目前多采用a、b位置混合取代，即batio₃– bi(me’me”)o₃)，由于bi³ 与ba² 具有相似的孤对电子结构，因此bi基钙钛矿材料成为很好的选择。然而，尺寸较小的bi³ 严重影响了钙钛矿结构的稳定性。所以，其中的一个方法是利用一种稳定的钙钛矿组元与之形成固溶体，而batio₃具有与其它钙钛矿相较高的固溶度，并且在室温下能够保持稳定的四方相结构，因此bt-bimeo体系更有潜能作为铅基储能电介质的环境友好型替代。在其他两种掺杂元素的选择中，qingyuan hu等选择mg与ti，纯batio₃ -bi(mg_0.5ti_0.5)o₃（bt-bmt）在-75℃～100℃表现出良好的温度稳定性，他们以bt-bmt为基体材料，向其中引入b₂o₃-sio₂玻璃相，随着玻璃相的增加，温度稳定性逐渐消失，但储能密度从1.641j/cm³ 提高到了1.971j/cm³；shashwat anand等人选择mg、zr作为取代离子，采用传统固相法制备batio₃ -bi(mg_0.5zr_0.5)o₃（bt-bmz）基体，研究表明，在(1-x)bt-xbmz体系中，随着取代离子的增加，相对介电常数呈现先减小后增大的趋势，当x=0.25时p-e环近似成为直线，介电常数随温度呈线性变化；xiuli chen等也选择bt-bmz体系进行研究，他们发现当加入较少的mg、zr时（x=0.01），相对介电常数随掺入量的增加而迅速增大（～10⁵），当0.06≤x≤0.1时，随掺量的增加，介电常数逐渐降低，但受温度影响较小(Δε/ε_200℃≤±15%)，且介电损耗≤9%（200℃～400℃、10khz）。

由上所述，bt-bmz储能介质陶瓷体系在介电性能、温度稳定性等方面具有很多优良表现，但是用传统固相反应烧结法制得的陶瓷样品通常都含气孔、微裂纹等缺陷，导致击穿强度较低，不利于能量存储。而溶胶凝胶法与传统固相法相比具有以下优点：1）增进多元组分体系的化学均匀性；2）可得到表面积很大的凝胶或粉末，煅烧成型温度较低；3）不需要磨压，所得产物的纯度高

2. 研究的基本内容与方案

1.查阅不少于15篇的相关资料，（其中近5年英文文献不少于3篇）。

2.利用溶胶凝胶法制备xbmz-(1-x)bt粉体，研究不同含量的bmz (x=0~0.20)对xbmz-(1-x)bt陶瓷的物相结构、显微结构、介电性能、储能密度的影响，从而确定最佳bmz含量；

3.在确定最佳bmz含量基础上，掺杂可以提高其击穿强度或优化其介电性能的物质，以达到进一步提高陶瓷各项性能的目的。

3. 研究计划与安排

(1).第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

(2).第4－8周：利用溶胶凝胶法制备xbmz-(1-x)bt粉体，研究不同含量的bmz (x=0~0.20)对xbmz-(1-x)bt陶瓷的物相结构、显微结构、介电性能、储能密度的影响，从而确定最佳bmz含量（即x值）；

(3).第8－12周：在确定最佳bmz含量基础上，掺杂可以提高其击穿强度或优化其介电性能的物质，以达到进一步提高陶瓷各项性能的目的；并完成相关测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]曲远方.功能陶瓷的物理性能[m].北京:化学工业出版社,2006.

[2]关振铎,张中太,焦金生.无机材料物理性能[m].北京：清华大学出版社，2004.

[3]辛成荣. 稀土掺杂batio₃介电陶瓷的溶胶—凝胶法制备及其性能研究[d]. 浙江大学, 2013.