钛钡硅酸盐无铅高介电玻璃纤维具有高的介电常数和低的介质损耗,环境友好,可以作为高介电常数覆箔板的增强材料,有利于实现印刷电路板的小型化。但该体系玻璃在纤维的连续拉制成型过程中易失透,从而影响了生产的正常进行。针对其存在的问题,本文对钛钡硅酸盐体系的高介电纤维玻璃的结构、失透行为、力学性能开展了系统的研究,具有重要的理论意义和应用价值。采用熔融淬火法制备玻璃样品,使用魔角核磁共振（（MAS）NMR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、拉曼光谱仪（Raman）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、析晶梯度炉、X射线衍射仪（XRD）、纳米压痕仪等方法研究了Nb₂O₅、B₂O₃和Y₂O₃对钛钡硅酸盐体系高介电纤维玻璃的结构、失透行为、力学性能,研究结果如下:（1）当Nb₂O₅掺杂玻璃体系后,[SiO₄]连接的桥氧数量增加。引入少量的Nb₂O₅形成的[NbO₆]铌氧八面体与[SiO₄]硅氧四面体以Si―O―Nb键的形式进入玻璃网络,会使非对称桥氧相对含量增加,玻璃网络连接的聚合度更高。密度和分子摩尔体积随着Nb₂O₅掺杂量的增加也逐渐增大,密度变化范围为3.58³.67g/cm^-3。玻璃样品弹性模量呈现先增大后减小的规律,失透上限温度呈现先降低后上升的趋势。x=4%玻璃样品弹性模量达到最大值120Gpa,失透上限温度从1200℃降低为1120℃,其失透是由分相导致的。（2）当B₂O₃取代碱金属氧化物RO（R:Ca,Sr,Ba）后,在钛硼钡硅酸盐体系中Q⁴与[BO₄]在逐渐减少。桥氧的类型主要以对称桥氧（Si―O―Si）,非对称桥氧(Si―O―Ti,以及[BO₃]与Ti⁴⁺连接形成B—O—Ti)。当B₂O₃替代量较少的时候,B₂O₃中以[BO₄]为主,会连接[SiO₄],进入网络。当x=1.5%的时候,弹性模量达到极大值130Gpa。样品的密度随着B₂O₃掺杂量的增加逐渐降低,从3.58降至3.28 g/cm^-3;而摩尔体积则在逐渐增大。B₂O₃对失透的改善并不明显,最低失透温度只在1170℃,随着替代量的增加,反而促进了失透达到1300℃;XRD表明其失透行为是由析晶导致的,析晶相为SiO₂和CaSiO₂。（3）当Y₂O₃掺杂钛钡硅酸盐体系后,[SiO₄]主要以Q⁴、Q³和部分Q²的形式存在,其中随着替代量的增加Q³的含量逐渐增加,Q⁴的含量逐渐减少。O1s光电子能谱分析得出其总的桥氧数量呈现先增加后降低的趋势,这可能是由于Y³⁺具有离子势大,场强高的特点,对网络中解聚的孤立岛状网络单元具有重新聚合作用。但随着Y₂O₃含量的持续增加,其对网络的解聚作用大于其对网络的聚合作用,所以总的桥氧含量又逐渐降低。Y₂O₃的添加显著的提高了试样弹性模量,从90Gpa提高至130Gpa;失透温度也显著降低,从1200℃降低至1120℃;密度与摩尔体积则也是逐渐增加的趋势,密度变化范围为3.58³.70 g/cm^-3。