1. 研究目的与意义（文献综述）

多层陶瓷电容器（multilayer ceramic capacitor,mlcc）作为陶瓷电容器的主流形式，以其高的电容量和微型化而著称，具有体积小、比容大、等效串联电阻小、高频特性好、抗湿性好、可靠性高等优点，已广泛应用于移动通信、测量仪器等电子设备中。随着电子元器件的高度集成及微型化，迫切需要功能陶瓷材料满足高介电常数、低损耗以及较低温度变化率的要求。

目前用于制造mlcc的电介质材料主要有三个体系：铅基复合钙钛矿体系、钨青铜结构体系与batio₃ 体系。由于batio₃介电常数较高，同时介电损耗也很小，具有突出的介电、铁电和绝缘性能，所以迅速发展为最广泛的一种用于制备多层陶瓷电容器的介质材料，被广泛应用于低频大容量电容器。

目前，制备batio₃粉体的方法有固相法、液相法、气相法等，其中固相法和水热法已产业化。固相法相对于其他方法而言，技术比较成熟，原料便宜易得，产量高，但传统固相法所需反应温度高，能耗较大，而且产品颗粒粒径大，无法生产100nm下的粉体，严重团聚且组分不均匀，无法满足mlcc的发展需求。液相法包含溶胶凝胶法、水热法、共沉淀法、微乳液法等。溶胶凝胶法制备的batio₃粉体，虽具有分布范围窄、纯度高等优点，但原料昂贵不易得，导致成本高，且后续处理温度高。共沉淀法同样需要高温锻烧，虽然产品纯度高，杂质少，组分均匀，但晶粒粗大易团聚，粒度尺寸难控制，烧结活性低。而微乳液法生产的batio₃粉体易含有batio₃杂质，产量较低，而且后续洗涂需要大量有机溶剂，成本也较高。水热法合成的batio₃晶粒发育完整、细小均匀，且粉体团聚少，纯度高，化学组分均匀，烧结活性高，原料廉价易得，无需锻烧球磨，能耗低，污染少，投入低，所以水热法是目前最主要工业生产batio₃粉体的方法。目前国内外对水热合成batio₃的反应机理，影响水热反应的因素以及尺寸效应都有广泛研究。jens adam等人研究表明水热法中高碱度或高浓度的钡离子是四方相batio₃热力学稳定存在的先决条件。通过改变水热的溶剂介质比例可以调控颗粒粒径，随着溶剂介质中水含量的增加，batio₃晶格中羟基杂质含量增加，样品四方性的降低。hoshina等人报道了水热法合成batio₃纳米颗粒的尺寸诱导相变行为。当颗粒尺寸小于30nm时，仍然能观察到四方相转变为立方相转变。但是，发生相变的临界尺寸仍然不确定。hyun-wook lee等人研究了表明氨水对水热合成粒径更小、尺寸分布更均匀、四方度更高的batio₃具有重要作用。氨水不仅能增加反应溶液的ph值，还能减少点缺陷的浓度。李婷等人研究了水热反应时间、反应温度、钡钛比、乙醇用量等因素对合成batio₃粉体的影响，得到了水热合成batio₃的最佳工艺条件。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容及目标

采用不同的水热工艺条件合成batio₃粉体，研究ba/ti比、反应时间、温度、热处理等对合成纳米batio₃粉体的影响与作用规律。以此粉体为核材料，通过包覆bi基钙钛矿结构固溶体，制备介电陶瓷，研究batio₃粒径形貌、包覆层成分含量、包覆工艺对陶瓷的物相结构、显微结构、介电性能的影响，确定最佳制备工艺以及组份配方，从而制备出高介电常数、宽温度稳定性的介质陶瓷。

实验目标包括：一采用水热法合成单分散、粒径分布窄的超细四方相batio₃粉体，研究水热温度、水热时间、ba/ti比、热处理等因素对合成粉体物相结构、粒径形貌、表面性质的影响规律和作用机理。二是采用不同条件下合成的batio₃作为原料，对batio₃基介电陶瓷进行化学包覆改性，制备出介电陶瓷，探究batio₃粉体粒径形貌、包覆组分以及包覆改性工艺对包覆效果、显微结构、介电性能的影响。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，确定方案，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；

第4－7周：采用水热法合成batio₃ 粉体，研究水热温度、水热时间、ba/ti比、热处理等因素对合成粉体相结构、粒径形貌、表面性质、介电性能的影响规律和作用机理，确定batio₃粉体的较佳合成条件；

第8－12周：采用不同条件下合成的batio₃作为原料，对batio₃基介电陶瓷进行化学包覆改性，探究batio₃粉体性质、包覆层成分含量、包覆工艺对陶瓷结构和性能的影响；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘梦颖. batio₃基介质陶瓷包覆结构设计及改性研究[d].武汉理工大学，2015.

[2] 陈卫进. “核-壳”结构batio₃基介质陶瓷制备及其介电性能研究[d].武汉理工大学，2017.

[3] wang t, jin l, li c, et al. relaxor ferroelectric batio₃–bi(mg_2/3nb_1/3)o₃ ceramics for energy storage application[j]. the american ceramic society，2015, 98(2): 559-566.