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近些年来,随着陶瓷电容器在新能源汽车、大功率电力电子、地下资源勘探及航空航天产业等领域的应用,要求其使用温度范围更高(≥300℃),传统的陶瓷电容器已经不能满足其使用要求。Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)基弛豫铁电体的居里温度较高(～540℃),其在介电温谱中表现出双介电峰结构,通过调节其组分,希望在相对较宽的温度范围内获得良好的介电性能温度稳定性。此外,其还具有较高的极化强度(～40 μC/cm2),通过组分调控可以获得类似于反铁电的双电滞回线。因此,不管作为温度稳定型电容器还是储能电容器,BNT基材料都是很有潜力的材料。本论文以BNT陶瓷为基体,通过组分调控,获得在较宽的温度区间内介电常数具有良好的温度稳定性、介电损耗保持较低的电介质材料,并探究组分对介电性能温度稳定性影响的原因。论文的主要内容包括以下几个方面:(1)采用固相反应法制备了 Bi0.5Na0.5TiO3-100xBiAlO3陶瓷,研究了材料的相结构和电学性能。介电温谱显示随着BiAlO3含量的增加,损耗越来越低,产生的缺陷偶极子(AlTi’-Vo"-AlTi’)抑制了氧空位,从而降低了介电损耗。在1 kHz和300℃下,BNT-06BA的损耗由纯BNT的0.24857降到0.01278,阻抗分析表明BiAlO3的加入降低了 BNT的导电性,氧离子电导的抑制显著降低了高温下的介电损耗。(2)制备了三元体系 Bi0.5Na0.5TiO3-100xBiAlO3-100yCaZrO3 陶瓷样品,研究了 BiA103和CaZrO3的掺杂对材料基体的结构及电学性能的影响。XRD结果表明所有样品均为单一的钙钛矿结构,当掺杂量为10%BiAlO3时出现了第二相。CaZrO3含量的增加有助于不均匀畴结构的形成,有利于提高介电常数的温度稳定性。BNT-9BA-5CZ该组分具有良好的介电性能,介电常数的变化率△ε’/ε’200℃≤±15%的温度范围为133℃～500℃,介电损耗tanδ≤0.02的温度范围为160℃～425 ℃。(3)采用固相烧结法制备了三元体系Bi0.5Na0.5TiO3-BiA1O3-100xSrTiO3陶瓷样品,XRD结果显示所有样品均为单一的钙钛矿结构,没有杂相。从SEM图谱可以看出随着SrTiO3含量的增加晶粒尺寸越来越小。介电温谱图显示BNT-9BA-15ST组分具有优良的介电性能,介电常数的变化率△ε’/ε’200℃<±15%的度范围为96.7℃～396.8℃,介电损耗tanδ≤0.02的温度范围为132.8℃～391.8℃。更重要的是在保持较宽温区的前提下还具有高的介电常数(1 kHz,3108),说明SrTiO3的加入能提高BNT-BA基陶瓷的介电性能温度稳定性。(4)利用固相烧结法制备了三元体系Bi0.5Na0.5TiO3-100xBiAlO3-100yNaNbO3陶瓷样品,研究了介电性能、导电性能和储能性能。XRD结果显示所有样品均为单一的钙钛矿结构。介电温谱图表明添加NaNbO3有效地减少了 BNT-BA中的非遍历相,使样品成为一个主要的遍历型弛豫体。在-90℃～320℃的温度范围内,既能达到稳定的介电常数△ε’/ε’25℃<±1 5%,又能达到较低的介电损耗tanδ≤0.02。此外,它还具有较高的RC常数2.8 s,BNT-10BA-30NN的储能密度为0.17 J/cm3,在室温下60 kV/cm电场下的储能效率为88%。