电介质陶瓷:从基础到应用
本书从基础到应用详细介绍了电介质陶瓷材料的基础理论、研究发展与前沿成果,填补近年来相关专业书籍的空缺,可作为高年级本科生和研究生的教科书或相关材料科研工作者的参考资料。

作者:林元华

丛书名:战略性先进电子材料及其前沿技术丛书

定价:135元

印次:1-1

ISBN:9787302684558

出版日期:2025.05.01

印刷日期:2025.05.20

图书责编:鲁永芳

图书分类:学术专著

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"本书详细介绍了电介质陶瓷材料的基础、性能与应用,从基础理论到前沿研究。本书分为三篇,第一篇从电介质的极化响应、电导和击穿三方面简要介绍了相关的基础理论和模型; 第二篇讨论了电介质的物理性能调控策略,整理了晶体结构本征特性、熵工程、畴工程和多尺度结构设计等几种重要调控策略; 第三篇介绍了电介质陶瓷的应用,包括微波、温度稳定型X7R/X8R类电容、巨介电、储能电容器、压电和电卡陶瓷材料。 本书可作为相关专业本科生和相关领域研究生的入门读物。希望本书可以激发广大读者对电介质领域的兴趣,亦可为从事相关领域的研究人员提供参考。"

林元华,清华大学材料学院教授、院长、博士生导师。教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者,目前主要从事用于储能的氧化物介质陶瓷及薄膜材料、用于温差发电的高性能氧化物热电材料及器件等的研究,在Science、Nature、Nat. Mat.、Nat. Energy、Nat. Commun.、Phys. Rev. Lett.、Adv. Mater.等期刊上发表SCI论文300余篇,引用超过40000余次,H因子109,获授权发明专利47项,在国内/国际会议上做特邀报告80余次。曾获国家自然科学二等奖、教育部自然科学一等奖等奖励。

序言 高比容、小型化和高可靠性的高性能电容器,是新一代电子元器件产业的核心,在我国高速发展的航空航天、电子信息、智能电网以及国防军工等高新技术领域具有广泛的战略需求。长期以来,先进电介质陶瓷材料及高端器件被美、欧、日、韩等发达国家企业所垄断,实现具有我国自主知识产权的高端电容器件具有非常重要的战略意义。但电介质材料中极化、损耗、介电强度存在强关联耦合,如何解耦这些关联参数,厘清材料微观结构和宏观性能的耦合关系及物理机制,是实现电介质陶瓷性能突破的关键。 林元华教授及其团队20余年来一直从事高性能电介质陶瓷材料的理论设计、研究开发与产业应用,在高储能电容器、X7R/X8R温度稳定型介质陶瓷、巨介电芯片电容、高介电常数近零温度系数介质陶瓷等方面均取得了突出成果。发展了铁电陶瓷的畴工程设计,提出了调制电介质性能的熵工程策略,引领了该领域的研究热潮。相关成果荣获国家自然科学奖二等奖和多项省部级奖项,在国内外具有很强的影响力。 本书论述全面、条理清晰,内容从电介质的基本理论出发,介绍了几种主流的调制策略,并阐述了多个相关应用领域的发展现状。本书体现了作者团队近年来最新的科研成果和理论认识,是一本兼具理论性与实用性、内容新颖、重点突出的学术著作。同时,本书不仅可作为从事电介质陶瓷材料研究专业研究人员的重要参考书籍,亦可作为本科生和研究生相关课程的专业教材。 中国科学院院士 2024年12月

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第一篇电介质基本理论

第1章电介质的极化响应

1.1极化原理

1.1.1极化与介电常数

1.1.2极化的微观机制

1.2有效场修正

1.2.1洛伦兹修正场

1.2.2昂萨格修正场

1.3介电损耗与弛豫

1.3.1损耗与复介电常数

1.3.2极化过程与德拜模型

1.3.3双势阱模型

1.3.4科尔-科尔图与德拜模型修正

1.3.5谐振吸收与色散

1.4非线性电介质

1.4.1铁电体

1.4.2顺电体

1.4.3反铁电体

1.5铁电体的结构相变

1.5.1铁电-顺电的一级相变和二级相变

1.5.2铁电-铁电相变

参考文献

第2章电介质的电导

2.1概述

2.2输运模型简介

2.2.1布洛赫函数与能带模型

2.2.2无序与电子局域化

2.3体相传导机制

2.3.1欧姆机制

2.3.2跳跃机制

2.3.3普尔-弗伦克尔发射机制

2.3.4离子导电机制

2.3.5晶界限制型电导

2.4电荷注入机制

2.4.1热电子发射(肖特基)机制

2.4.2电子隧穿机制

2.4.3空间电荷限制电流

2.5复杂电介质的实验表征

2.5.1等效电路

2.5.2热激励退极化电流

参考文献

第3章电介质的击穿

3.1固体击穿机制

3.1.1电击穿机制

3.1.2电-机械击穿机制

3.1.3热击穿机制

3.1.4次级击穿机制

3.2工程电介质的击穿

3.2.1随机性原理

3.2.2韦布尔分布

3.2.3击穿的经验规律

3.3模拟方法的相关进展

3.3.1电介质击穿的相场模拟

3.3.2击穿的其他...

21世纪以来,电介质陶瓷材料的研究取得了新的进步与成果,本书整理了电介质陶瓷材料的理论研究成果和应用进展,可填补近年来相关专业书籍的空缺,作为相关材料科研工作者、技术工作者和研究生的教科书或参考资料。