从2000年之后,一种新型高介电的钛酸铜钙(CaCu₃Ti₄O₁₂,CCTO)材料受到了国内外学者的广泛关注。这种材料的介电常数不仅高达10⁴,而且能在较宽的频率（20-10⁵ Hz）和温度（30-180^℃）范围内保持稳定的状态。因为CCTO具有良好的介电性能,使得其能在超级电容器、新能源汽车能源存储等应用方面发挥重要的作用,这吸引了大量学者对其进行研究。钛酸铜钙陶瓷的介电性能在不同的频率下表现不同,在低频范围内（<10³ Hz）,介电常数高,介电损耗低,在较高的频率状态下（>10⁵ Hz）,介电常数迅速降低,介电损耗急剧升高。对此,引入IBLC模型解释这种现象。该模型认为陶瓷内部存在半导体晶粒和绝缘的晶界。本文以NaCl作为熔盐,在800^℃下烧结2小时,即可制备纯相钛酸铜钙。为探究CCTO陶瓷介电性能变化的机理,在一定程度上提高介电常数并降低介电损耗,分别采用Fe、Mg元素进行混合。1.Fe元素混合实验发现,烧结时间为10 h,混合量为0.01的陶瓷,其介电性能较其他混合量的陶瓷高。复合陶瓷的介电损耗在高频范围内比纯相陶瓷低,但介电常数整体值低于纯相陶瓷。为提升介电常数,将烧结时间延长至20 h发现,混合量为0.01的陶瓷,在低频范围内,介电常数值可达3×10⁴,介电损耗可低于0.1,优于纯相陶瓷。结合扫描电子显微镜、X-射线衍射仪及拉曼光谱等研究Fe元素混合量对陶瓷介电性能的影响机理。结果表明:一定量的Fe元素混合,对晶粒的生长有抑制作用,晶粒数增多,晶界变薄,介电常数提升。继续增大混合量,对晶粒生长的抑制作用减弱、消失甚至对晶粒的生长产生促进作用,晶粒的粒径增大,晶界变厚,介电常数降低。Fe元素的混合,对陶瓷TiO₆中O-Ti-O的伸缩振动产生影响,导致Ti离子发生了偏心位移,引起局部的晶格拉伸,使极化更为容易,导致高介电常数。2.Mg元素的混合实验发现,烧结时间为10 h,混合量为0.05的陶瓷,介电常数可达9×10⁴,介电损耗值可低于0.1。一定量的Mg元素混合,对晶粒生长有抑制作用,晶粒数增多,粒径减小,晶界变薄,介电常数升高。