CaCu3Ti4O12基高介电非线性压敏双功能陶瓷材料的制备及机理研究

随着电子信息技术的高速发展，新型功能陶瓷元器件越来越多的受到关注。金属氧化物基高介电非线性陶瓷压敏电阻器件是电力系统和电子系统关键的过电压保护器件，用于吸收电涌能量，防止电涌对电子设备或系统的破坏。这种高介电非线性陶瓷压敏电阻器件一方面可以直接应用于电子设备内部，另一方面可以做成各种保护设备。具有高介电常数的压敏陶瓷电阻在电力电子系统的稳定运行方面，有着极其重要的作用。本研究将利用化学法制备前驱体CaCu3Ti4O12纳米粒子,然后采用溶胶－凝胶外包覆工艺形成包覆层，通过合适的烧结工艺，制备具有优良稳定性能的新型高介电、低损耗的非线性CaCu3Ti4O12基压敏双功能陶瓷材料。弄清其微观结构、掺杂离子对晶粒、晶界的活化能及介电、压敏性能的影响规律，并建立相应的理论模型。初步研发出能实际应用的CaCu3Ti4O12基高介电非线性压敏双功能陶瓷材料。

金属氧化物基高介电非线性陶瓷压敏电阻器件是电力系统和电子系统关键的过电压保护器件。具有高介电常数的压敏陶瓷电阻在电力电子系统的稳定运行方面，有着极其重要的作用。本项目利用化学法制备前驱体CaCu3Ti4O12纳米粒子,然后采用溶胶－凝胶外包覆工艺形成包覆层，通过改变不同掺杂元素及相对掺杂含量，控制合适的烧结工艺，成功获得了具有优良稳定性能的新型CCTO基介电压敏双功能陶瓷介质材料。并进一步通过对其微观结构、掺杂离子对晶粒、晶界的活化能及介电、压敏性能的影响规律，进行了系统研究，验证了介电及非线性压敏响应机理，建立了相应模型。共发表SCI收录论文17篇，其中1篇发表在Adv. Mater、1篇发表在Phys. Rev. B，此外还有4篇发表在J. Am. Ceram. Soc.和2篇发表在J. Appl. Phys.上。申请专利3项。在项目执行过程中，项目组成员共参加国际国内会议3次，做分会邀请报告1次。共培养硕士博士生6人，目前毕业硕士研究生3名。本项目的研究成果获国内外同行的充分肯定和高度评价，所发现的这些新型材料体系已受到国际同行的跟踪与发展，引领并推动了相关新材料的发展。