本書結(jié)合近幾十年國(guó)內(nèi)外有關(guān)電子陶瓷的主要研究成果和學(xué)術(shù)思想及本課題組在鐵電壓電領(lǐng)域的研究特色進(jìn)行了編著，深入討論了電子陶瓷的理論基礎(chǔ)、制備方法與革新技術(shù)、近年來的研究進(jìn)展以及相關(guān)器件應(yīng)用。全書共10章，前3章主要闡述電子陶瓷的基本物理特性、材料與器件的制作、顯微結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)聯(lián)；后7章主要涵蓋電子陶瓷材料與器件的發(fā)展，包括鐵電壓電陶瓷、鐵電儲(chǔ)能陶瓷、微波介質(zhì)陶瓷、電容器陶瓷、敏感陶瓷、絕緣陶瓷、陶瓷基復(fù)合材料。本書重點(diǎn)引入了電子陶瓷新近發(fā)展的新理論、新方法、新技術(shù)、新材料以及新器件，內(nèi)容新穎、案例豐富，有益于讀者深入了解電子陶瓷材料與器件的發(fā)展。
本書可作為材料科學(xué)與工程、電子科學(xué)與技術(shù)、凝聚態(tài)物理、電介質(zhì)物理、功能材料等學(xué)科或?qū)I(yè)的本科生和研究生教學(xué)用書，也可供電子材料與元器件、功能陶瓷與器件等領(lǐng)域的研究人員和工程技術(shù)人員參考。
吳家剛，四川大學(xué)材料學(xué)院，教授/副院長(zhǎng)
擔(dān)任Associate Editor of ACS Applied Materials & Interfaces副主編，國(guó)家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金獲得者、國(guó)家自然科學(xué)基金中英人才-牛頓高*級(jí)學(xué)者基金和寶鋼優(yōu)秀教師獲得者，材料科學(xué)與工程國(guó)*家級(jí)實(shí)驗(yàn)示范教學(xué)中心副主任。入選愛思唯爾中國(guó)高被引學(xué)者、四川省天府萬人計(jì)劃科技菁英等。研究方向?yàn)閴弘婅F電陶瓷材料的性能調(diào)控及器件研究。提出了通過組分設(shè)計(jì)來構(gòu)建新型相界以增強(qiáng)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(xù)突破(d33~650 pC/N)，為當(dāng)前該類非織構(gòu)陶瓷的國(guó)際報(bào)道*高值。主持國(guó)家自然科學(xué)基金5項(xiàng)（優(yōu)青、面上2項(xiàng)、青年等）。授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng)；全英文專著1部；作為第*一或(共同)通訊作者已發(fā)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(xiàn)代陶瓷科學(xué)與技術(shù)》、《高技術(shù)新材料》、《材料物理與化學(xué)》、《功能材料物理與化學(xué)》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(zhì) 1
1.2.1電學(xué)性能 1
1.2.2力學(xué)性能 9
1.2.3熱學(xué)性能 12
1.2.4光學(xué)性能 15
1.2.5耦合性能 16
1.3電子陶瓷的晶體結(jié)構(gòu) 17
1.3.1基本結(jié)構(gòu) 17
1.3.2離子半徑與離子型晶體的構(gòu)成 18
1.3.3代表性結(jié)構(gòu) 19
1.4電子陶瓷的相與相變理論 21
1.4.1相與相平衡規(guī)律 21
1.4.2相變的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)定律 22
1.4.3結(jié)構(gòu)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(yīng)用 31
1.5.1結(jié)構(gòu)陶瓷及應(yīng)用 31
1.5.2功能陶瓷及器件的應(yīng)用 31
1.5.3電子陶瓷材料及器件的新型應(yīng)用 33
1.5.4電子陶瓷材料及器件的發(fā)展趨勢(shì) 33
課后習(xí)題 34
參考文獻(xiàn) 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(jì)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(xué)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干法成型 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(shù) 57
2.7燒結(jié)工藝 60
2.7.1燒結(jié)機(jī)理 60
2.7.2燒結(jié)過程 62
2.7.3影響燒結(jié)的因素 63
2.7.4常見燒結(jié)方法 65
2.7.5新型燒結(jié)方法 70
2.8表面金屬化 74
2.8.1燒滲法 74
2.8.2化學(xué)鍍法 75
2.8.3真空蒸鍍 76
課后習(xí)題 76
參考文獻(xiàn) 76
第3章電子陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)
3.1概述 78
3.2電子陶瓷顯微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu) 86
3.3顯微結(jié)構(gòu)的表征方法 88
3.3.1光學(xué)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
課后習(xí)題 101
參考文獻(xiàn) 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(fā)展現(xiàn)狀 104
4.2鐵電壓電陶瓷的電學(xué)性能參數(shù)及其測(cè)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(fā)展現(xiàn)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(shè)計(jì)與應(yīng)用 139
4.4.1壓電傳感器 140
4.4.2壓電驅(qū)動(dòng)器 140
4.4.3壓電換能器 141
課后習(xí)題 141
參考文獻(xiàn) 141
第5章鐵電儲(chǔ)能陶瓷及器件
5.1概述 144
5.2儲(chǔ)能陶瓷的基本原理 146
5.3代表性儲(chǔ)能陶瓷材料 147
5.3.1線性儲(chǔ)能陶瓷 149
5.3.2非線性儲(chǔ)能陶瓷 150
5.4多層電容器儲(chǔ)能陶瓷 158
5.5儲(chǔ)能陶瓷的應(yīng)用 159
5.5.1儲(chǔ)能陶瓷與脈沖功率系統(tǒng)簡(jiǎn)介 159
5.5.2脈沖功率系統(tǒng)的分類 161
5.5.3脈沖功率電容器的儲(chǔ)能研究意義 162
5.5.4脈沖功率電容器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 163
5.6儲(chǔ)能陶瓷的小結(jié)與展望 163
課后習(xí)題 164
參考文獻(xiàn) 164
第6章微波介質(zhì)陶瓷及器件
6.1微波介質(zhì)陶瓷的定義和特性 167
6.2微波介質(zhì)陶瓷的主要性能參數(shù) 167
6.2.1介電常數(shù) 167
6.2.2品質(zhì)因數(shù) 168
6.2.3諧振頻率溫度系數(shù) 169
6.3微波介質(zhì)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(zhì)陶瓷的低溫共燒技術(shù) 175
6.4.1 LTCC技術(shù)工藝流程 176
6.4.2 LTCC技術(shù)的發(fā)展 177
6.4.3 LTCC技術(shù)應(yīng)用 180
6.4.4 LTCC技術(shù)發(fā)展與未來 180
6.5微波介質(zhì)陶瓷的器件應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì) 181
6.5.1微波介質(zhì)陶瓷器件 181
6.5.2微波介質(zhì)陶瓷應(yīng)用 185
6.5.3微波介質(zhì)陶瓷發(fā)展趨勢(shì) 187
課后習(xí)題 188
參考文獻(xiàn) 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(shù) 191
7.2陶瓷電容器的分類和特點(diǎn) 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(dǎo)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(fā)展趨勢(shì) 206
課后習(xí)題 208
參考文獻(xiàn) 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(shù) 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(dǎo)瓷的導(dǎo)電機(jī)理 221
8.3.3壓敏電阻的應(yīng)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(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 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(yīng)用 230
8.5.4太陽能電池 231
8.5.5鐵電陶瓷的電光效應(yīng) 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(yīng)用 248
課后習(xí)題 251
參考文獻(xiàn) 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(zhì)絕緣陶瓷 255
9.3.2鎂質(zhì)絕緣陶瓷 256
9.3.3莫來石質(zhì)絕緣陶瓷 260
9.3.4氮化物絕緣陶瓷 262
9.4絕緣陶瓷的發(fā)展與應(yīng)用 266
課后習(xí)題 268
參考文獻(xiàn) 268
第10章陶瓷基復(fù)合材料
10.1陶瓷基復(fù)合材料的概述 270
10.1.1陶瓷基復(fù)合材料的分類 270
10.1.2陶瓷基復(fù)合材料的特性 273
10.2陶瓷基復(fù)合材料的基體 276
10.3陶瓷基復(fù)合材料的增強(qiáng)體 277
10.3.1常用增強(qiáng)體的分類 277
10.3.2增強(qiáng)相的選擇原則 284
10.4陶瓷基復(fù)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(fù)合材料的界面 289
10.5.1界面功能 290
10.5.2界面設(shè)計(jì)與界面改性 292
10.6幾種典型陶瓷基復(fù)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(fù)合材料的應(yīng)用及發(fā)展前景 298
課后習(xí)題 300
參考文獻(xiàn) 300
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