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电容器是一种常见的电子元件,广泛应用于各类电子设备中。随着信息科技的高速发展,在汽车工业、航空航天、油气钻探、国防军工等领域,对于功率器件的耐高温特性提出了新的要求。这些领域普遍要求超过200°℃的工作环境下工作,大幅超过了市售X7R型陶瓷电容器的工作温度上限。如何提高陶瓷电容器的耐高温特性,是目前功率器件发展所要面对的一个巨大挑战。钛酸铋钠(Bi1/2Na1/2TiO3,简称BNT)由于具有高达320℃的居里温度,以其为基体的陶瓷电容器材料有望实现较好的高温稳定性。目前,对于耐高温型的BNT基陶瓷电容器材料已有一些研究成果,尽管这些工作获得了能在较宽温度范围保持稳定的陶瓷电容器材料,但大都存在介电常数偏低的问题,普遍不超过3000。偏低的介电常数不利于电容器微型化和大容量化的发展趋势。如何使陶瓷电容器材料同时兼备高介电常数和宽温化的特性成为了当前研究亟待解决的一个难题。针对目前高温稳定陶瓷电容器材料的研究现状,本论文从组分调控和改性开展了一系列研究工作。通过引入固溶相铌镁酸铅(PbMg1/3Nb2/3O3,简称PMN)对BNT进行优化改性,研究了不同组分BNT-PMN陶瓷的微结构、相结构和介电、铁电性能。获得了兼具高温稳定性与高介电常数的BNT-PMN陶瓷,通过研究其结构和性能随温度的变化特征,探索其温度稳定性的成因。研究了具有展宽特性的第三组元铌酸钾钠(K1/2Na1/2NbO3,简称KNN)对BNT-PMN材料体系微结构、铁电和介电性能的影响。本论文为制备高温稳定型陶瓷电容器从材料上提供了设计思路和选择,对未来陶瓷电容器的宽温化、小型化和大容量化发展具有重要推动作用。通过引入PMN对BNT进行固溶改性,用固相反应法制备出不同组分的(1-x)BNT-xPMN陶瓷。经PMN改性的BNT陶瓷呈现结晶性良好的单一物相,晶粒粒径减小,致密度提高。物相结构由三方相转变为赝立方相,伴随铁电-弛豫铁电相变,剩余极化强度和矫顽电场大幅减小。介电性能和温度稳定性得到明显改善。0.8BNT-0.2PMN表现出优异的高温稳定性,且在较宽的温区内具有高介电常数和低介电损耗。在1kHz下在56～350℃温度范围内其电容随温度变化率不超过±15%,150℃时介电常数范围高达3372,在90～290℃温度范围内介电损耗低于0.02,300℃时的电阻率为5.0×107Q.m,RC时间常数为1.40s,具有明显的优势,是一种理想的高温陶瓷电容器材料。研究0.8BNT-0.2PMN陶瓷组分在变温条件下的结构与性能。变温X射线衍射图和变温Raman光谱显示陶瓷随温度升高从赝立方相最终变为立方相,相变发生在200～250℃之间;在20～180℃温度范围内保持弛豫铁电特性,储能密度和储能效率大体保持稳定,但温度进一步升高后发生弛豫铁电-顺电相变。证明了介温平台来源于其内部极化微区(PNRs)的存在,两处介电异常的起源与其余BNT基材料体系类似,可能源于材料中两种PNRs在低温区的热激活和高温区的相互转化。通过在0.9BNT-0.1PMN陶瓷中引入KNN改性,制备了一系列不同组分的陶瓷样品,系统研究了 KNN改性对BNT-PMN材料体系微结构和介电、铁电性能上的影响。引入KNN改性后陶瓷呈现单一的立方相钙钛矿结构,晶粒尺寸锐减。材料均呈现弛豫铁电相特征,在介电温谱上弥散度随KNN含量升高而增大。介电峰向低温区移动并呈现展宽效应,KNN含量为0.20时材料的温度稳定性达到最佳。