题目：Ca0.9Sr0.1Cu3Ti4O12陶瓷电容器的研制与电性能研究

CaCu3Ti4O12 (简称CCTO)是一种新型的电子功能陶瓷材料，具有非常优异的介电性能，其介电常数高达104，并且具有很好的温度和频率稳定性，因此CaCu3Ti4O12在高储能电容器及电子元件小型化、微型化等方面存在着巨大的应用潜力，受到了广泛关注。因此，如何将CaCu3Ti4O12陶瓷材料制作为陶瓷电容器成为一项具有重大实用价值的课题。本论文通过详细研究Ca(1-x)SrxCu3Ti4O12陶瓷的介电性能、稳定性等性能，并对公斤级Ca0.9Sr0.1Cu3Ti4O12陶瓷粉体进行工艺优化，同时试制其电容器并与商用电容器进行比较，为市场应用奠定基础。主要的研究结论如下：

1. 采用传统固相法制备Ca(1-x)SrxCu3Ti4O12陶瓷，系统研究Sr含量对CaCu3Ti4O12陶瓷相结构、显微结构、介电性能的影响。结果表明，当x = 0.1时，陶瓷获得了最佳的电性能，其值分别为：介电常数εr = 76603，介电损耗tan δ = 0.0386，耐压强度Eb=0.383 kV/mm，绝缘电阻率ρ = 0.72×106 Ω·cm，可以满足大容量陶瓷电容器的实际应用。

2. 研究Ca(1-x)SrxCu3Ti4O12 (x = 0.00, 0.10, 0.15, 0.25) 陶瓷样品在室温、-20 oC和60 oC温度下的时间稳定性。结果表明：在室温、-20 oC和60 oC放置下，经过三个时间段，陶瓷样品的电性能呈下降趋势，并分别经过25天、20天和30天后，电性能达到稳定状态，其εr的变化率分别为3.7% ~ 5.8%、0.36% ~ 2.94%和1.8% ~ 7.0%， tan δ的变化率分别为1.53 %~ 2.24%、3.79% ~ 9.03%和0.9% ~ 7.99%。同时研究还表明Ca(1-x)SrxCu3Ti4O12(x = 0.00, 0.10, 0.15, 0.25)陶瓷在-20 oC ~ 150 oC具有优良的温度稳定性。

3. 制备公斤级Ca0.9Sr0.1Cu3Ti4O12陶瓷粉体，结果表明当预烧温度为900 oC、烧结温度为1080 oC和保温时间为15 h时，获得了致密性良好的陶瓷，此时陶瓷具有优异的电性能，其值分别为：介电常数εr = 62376，介电损耗tan δ = 0.032，耐压强度 Eb = 0.395 kV/mm，绝缘电阻率ρ = 0.75×106 Ω·cm。对比公斤级Ca0.9Sr0.1Cu3Ti4O12陶瓷粉体与实验室小量，结果表明：公斤级Ca0.9Sr0.1Cu3Ti4O12陶瓷粉体的电性能可以达到实验室小量的电性能，且主要性能指标远高于市场上陶瓷电容器器件常用的SrTiO3基陶瓷粉体的电性能，为制作陶瓷电容器提供了大容量的介电材料。

4. 采用Ca0.9Sr0.1Cu3Ti4O12公斤级粉料经过企业制造工艺研制陶瓷电容器，并研究烧结工艺对陶瓷电容器素坯电性能的影响。结果表明，当成型压力为P = 160 MPa，排胶时间为15 h，烧结温度为1090 oC，烧结保温时间为15 h时，陶瓷电容器素坯体具有高的电容量以及优良的频率稳定性和温度稳定性，并成功研制了四种规格的陶瓷电容器器件。

    5. 研究Ca0.9Sr0.1Cu3Ti4O12陶瓷电容器在室温、-20 oC和60 oC环境温度下的时间稳定性。研究表明，试制的新型Ca0.9Sr0.1Cu3Ti4O12陶瓷电容器与实验室制备的Ca0.9Sr0.1Cu3Ti4O12  陶瓷片具有相似的时间稳定性特性，经过三个时间段，最后电性能基本保持稳定，其介电常数的变化率保持在10%以内。同时将试制的陶瓷电容器进行高温冲击及循环充放电冲击实验，结果表明电容器的电容减少量均小于1%，符合电容器的电气性能判定标准（GB/T12747-2004），说明获得的新型陶瓷电容器具有良好的高温冲击稳定性及循环充放电稳定性。