電子陶瓷材料與器件（簡體書）

本書結合近幾十年國內外有關電子陶瓷的主要研究成果和學術思想及本課題組在鐵電壓電領域的研究特色進行了編著，深入討論了電子陶瓷的理論基礎、制備方法與革新技術、近年來的研究進展以及相關器件應用。全書共10章，前3章主要闡述電子陶瓷的基本物理特性、材料與器件的製作、顯微結構與性能的關聯；後7章主要涵蓋電子陶瓷材料與器件的發展，包括鐵電壓電陶瓷、鐵電儲能陶瓷、微波介質陶瓷、電容器陶瓷、敏感陶瓷、絕緣陶瓷、陶瓷基復合材料。本書重點引入了電子陶瓷新近發展的新理論、新方法、新技術、新材料以及新器件，內容新穎、案例豐富，有益於讀者深入了解電子陶瓷材料與器件的發展。
本書可作為材料科學與工程、電子科學與技術、凝聚態物理、電介質物理、功能材料等學科或專業的本科生和研究生教學用書，也可供電子材料與元器件、功能陶瓷與器件等領域的研究人員和工程技術人員參考。

吳家剛，四川大學材料學院，教授/副院長
擔任Associate Editor of ACS Applied Materials & Interfaces副主編，國家自然科學優秀青年基金獲得者、國家自然科學基金中英人才-牛頓高*級學者基金和寶鋼優秀教師獲得者，材料科學與工程國*家級實驗示範教學中心副主任。入選愛思唯爾中國高被引學者、四川省天府萬人計劃科技菁英等。研究方向為壓電鐵電陶瓷材料的性能調控及器件研究。提出了通過組分設計來構建新型相界以增強鈮酸鉀鈉基無鉛陶瓷性能的新理論，使其壓電性能獲得了連續突破(d33~650 pC/N)，為當前該類非織構陶瓷的國際報道*高值。主持國家自然科學基金5項（優青、面上2項、青年等）。授權國家發明專利5項；全英文專著1部；作為第*一或(共同)通訊作者已發表SCI收錄論文170余篇、被SCI他引5000余次，其中九篇文章入選ESI高被引論文。近年來，講授《電子陶瓷材料與器件》本科課程，講授《現代陶瓷科學與技術》、《高技術新材料》、《材料物理與化學》、《功能材料物理與化學》等研究生課程。

第1章緒論
1．1電子陶瓷的定義 1
1．2電子陶瓷的基本性質 1
1．2．1電學性能 1
1．2．2力學性能 9
1．2．3熱學性能 12
1．2．4光學性能 15
1．2．5耦合性能 16
1．3電子陶瓷的晶體結構 17
1．3．1基本結構 17
1．3．2離子半徑與離子型晶體的構成 18
1．3．3代表性結構 19
1．4電子陶瓷的相與相變理論 21
1．4．1相與相平衡規律 21
1．4．2相變的熱力學與動力學定律 22
1．4．3結構相變 25
1．4．4鐵電相變 26
1．5電子陶瓷材料與器件的分類與應用 31
1．5．1結構陶瓷及應用 31
1．5．2功能陶瓷及器件的應用 31
1．5．3電子陶瓷材料及器件的新型應用 33
1．5．4電子陶瓷材料及器件的發展趨勢 33
課後習題 34
參考文獻 34

第2章電子陶瓷的制備工藝
2．1引言 36
2．2原料 37
2．3配料計算 41
2．4粉體制備 混合工藝 41
2．4．1物理法 42
2．4．2化學法 44
2．4．3粉體混合工藝 47
2．5造粒 48
2．6成型工藝 49
2．6．1幹法成型 49
2．6．2濕法成型 51
2．6．3新型成型工藝——固體無模成型技術 57
2．7燒結工藝 60
2．7．1燒結機理 60
2．7．2燒結過程 62
2．7．3影響燒結的因素 63
2．7．4常見燒結方法 65
2．7．5新型燒結方法 70
2．8表面金屬化 74
2．8．1燒滲法 74
2．8．2化學鍍法 75
2．8．3真空蒸鍍 76
課後習題 76
參考文獻 76

第3章電子陶瓷的顯微結構
3．1概述 78
3．2電子陶瓷顯微結構的相組成 79
3．2．1晶粒 79
3．2．2晶界 84
3．2．3氣孔相 85
3．2．4玻璃相 86
3．2．5疇結構 86
3．3顯微結構的表征方法 88
3．3．1光學顯微鏡 88
3．3．2掃描電子顯微鏡 89
3．3．3透射電子顯微鏡 95
3．3．4壓電力顯微鏡 95
課後習題 101
參考文獻 101

第4章鐵電壓電陶瓷及器件
4．1鐵電壓電陶瓷的定義及發展現狀 104
4．2鐵電壓電陶瓷的電學性能參數及其測試方法 105
4．2．1介電性能 105
4．2．2彈性性能 109
4．2．3壓電性能 111
4．2．4鐵電性能 117
4．3鐵電壓電陶瓷的分類及發展現狀 120
4．3．1鈣鈦礦 120
4．3．2鎢青銅 136
4．3．3鉍層狀 137
4．4鐵電壓電陶瓷的器件設計與應用 139
4．4．1壓電傳感器 140
4．4．2壓電驅動器 140
4．4．3壓電換能器 141
課後習題 141
參考文獻 141

第5章鐵電儲能陶瓷及器件
5．1概述 144
5．2儲能陶瓷的基本原理 146
5．3代表性儲能陶瓷材料 147
5．3．1線性儲能陶瓷 149
5．3．2非線性儲能陶瓷 150
5．4多層電容器儲能陶瓷 158
5．5儲能陶瓷的應用 159
5．5．1儲能陶瓷與脈衝功率系統簡介 159
5．5．2脈衝功率系統的分類 161
5．5．3脈衝功率電容器的儲能研究意義 162
5．5．4脈衝功率電容器的國內外研究現狀 163
5．6儲能陶瓷的小結與展望 163
課後習題 164
參考文獻 164

第6章微波介質陶瓷及器件
6．1微波介質陶瓷的定義和特性 167
6．2微波介質陶瓷的主要性能參數 167
6．2．1介電常數 167
6．2．2質量因數 168
6．2．3諧振頻率溫度系數 169
6．3微波介質陶瓷的分類 170
6．3．1低εr材料 170
6．3．2中εr材料 172
6．3．3高εr材料 174
6．4微波介質陶瓷的低溫共燒技術 175
6．4．1 LTCC技術工藝流程 176
6．4．2 LTCC技術的發展 177
6．4．3 LTCC技術應用 180
6．4．4 LTCC技術發展與未來 180
6．5微波介質陶瓷的器件應用與發展趨勢 181
6．5．1微波介質陶瓷器件 181
6．5．2微波介質陶瓷應用 185
6．5．3微波介質陶瓷發展趨勢 187
課後習題 188
參考文獻 188

第7章電容器陶瓷
7．1陶瓷電容器的定義 190
7．1．1陶瓷電容器的基本概念及物理意義 190
7．1．2陶瓷電容器的重要參數 191
7．2陶瓷電容器的分類和特點 195
7．2．1Ⅰ類陶瓷電容器 195
7．2．2Ⅱ類陶瓷電容器 195
7．2．3Ⅲ類陶瓷電容器 196
7．3幾種典型陶瓷電容器 197
7．3．1半導體陶瓷電容器 197
7．3．2高壓陶瓷電容器 199
7．3．3片式多層陶瓷電容器 201
7．4陶瓷電容器的發展趨勢 206
課後習題 208
參考文獻 209

第8章敏感陶瓷
8．1敏感陶瓷的定義及分類 211
8．2熱敏陶瓷 211
8．2．1陶瓷熱敏電阻的基本參數 212
8．2．2 PTC熱敏電阻材料 213
8．2．3 NTC 熱敏電阻材料 217
8．2．4 CTR 熱敏電阻材料 218
8．3壓敏陶瓷 219
8．3．1壓敏陶瓷的基本特性 219
8．3．2壓敏半導瓷的導電機理 221
8．3．3壓敏電阻的應用 222
8．4氣敏陶瓷 222
8．4．1氣敏元件的主要特性 222
8．4．2 SnO2氣敏陶瓷元件 223
8．4．3 ZrO2系氣敏元件 225
8．4．4TiO2氣敏陶瓷 226
8．4．5氣敏陶瓷的現狀及發展趨勢 226
8．5光敏陶瓷 227
8．5．1光敏陶瓷的基本原理 227
8．5．2光敏陶瓷的基本特性 228
8．5．3光敏陶瓷的研究及應用 230
8．5．4太陽能電池 231
8．5．5鐵電陶瓷的電光效應 235
8．6濕敏陶瓷 239
8．6．1濕敏陶瓷的主要特性 239
8．6．2濕敏陶瓷的基本原理 240
8．6．3濕敏陶瓷材料及元件 242
8．6．4濕敏陶瓷元件的應用 248
課後習題 251
參考文獻 251

第9章絕緣陶瓷
9．1絕緣陶瓷的定義及分類 253
9．1．1絕緣陶瓷的定義及特性 253
9．1．2絕緣與絕緣陶瓷 253
9．2絕緣陶瓷的性能 254
9．3幾類典型的絕緣陶瓷 255
9．3．1氧化鋁質絕緣陶瓷 255
9．3．2鎂質絕緣陶瓷 256
9．3．3莫來石質絕緣陶瓷 260
9．3．4氮化物絕緣陶瓷 262
9．4絕緣陶瓷的發展與應用 266
課後習題 268
參考文獻 268

第10章陶瓷基復合材料
10．1陶瓷基復合材料的概述 270
10．1．1陶瓷基復合材料的分類 270
10．1．2陶瓷基復合材料的特性 273
10．2陶瓷基復合材料的基體 276
10．3陶瓷基復合材料的增強體 277
10．3．1常用增強體的分類 277
10．3．2增強相的選擇原則 284
10．4陶瓷基復合材料的制備方法 284
10．4．1固相法 285
10．4．2液相法 285
10．4．3氣相法 287
10．5陶瓷基復合材料的界面 289
10．5．1界面功能 290
10．5．2界面設計與界面改性 292
10．6幾種典型陶瓷基復合材料 293
10．6．1 Cf SiC 293
10．6．2 SiCf SiC 295
10．6．3 B4C Al2O3 297
10．6．4 CNTs Al2O3 298
10．7陶瓷基復合材料的應用及發展前景 298
課後習題 300
參考文獻 300