中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書是中國材料研究學會組織編寫的，國家新聞出版廣電總局批準為十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目，并獲2016年度國家出版基金資助。叢書共16分冊，涵蓋了新型功能材料、高性能結(jié)構(gòu)材料、高性能纖維復合材料等16種重點發(fā)展的材料。本分冊為《功能陶瓷材料與器件》。本書系統(tǒng)地論述了功能陶瓷材料的基本性質(zhì)和工藝原理，著重論述了微波介質(zhì)陶瓷及其器件，敏感陶瓷及其元件，電容器陶瓷及MLCC，壓電陶瓷及其器件，低溫共燒陶瓷、器件及模塊等，對國內(nèi)外功能陶瓷材料的現(xiàn)狀和發(fā)展從基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)及應用工藝等方面進行了較為詳細的論述。本書可供新材料研究院所、高等院校、新材料產(chǎn)業(yè)界、政府相關(guān)部門、新材料中介咨詢機構(gòu)等領(lǐng)域的人員參考。
該叢書為國內(nèi)*部系統(tǒng)論述我國新材料發(fā)展戰(zhàn)略的系統(tǒng)性科技系列著作；中國材料研究學會組織編寫，各分冊作者均為國內(nèi)*專家；內(nèi)容突出新字，即：當代新材料的新概念、新技術(shù)、新工藝、新成果、新應用、新趨勢等，代表了全球新材料發(fā)展的主流。入選十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目，獲2016年度國家出版基金資助。
中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書是中國材料研究學會組織編寫的，國家新聞出版廣電總局批準為十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目。
根據(jù)國務(wù)院《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，新材料被列為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。本叢書定位為：從戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高度，著重論述該類新材料在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)重大工程和項目中的地位和作用、技術(shù)基礎(chǔ)、最新研究成果、應用領(lǐng)域及發(fā)展前景。其特點是體現(xiàn)一個新字，即在遵守國家有關(guān)保密規(guī)定的前提下論述當代新材料的最先進的工藝和最重要的性能。它代表當代全球新材料發(fā)展主流，對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的指導意義。叢書共16分冊，涵蓋了新型功能材料、高性能結(jié)構(gòu)材料、高性能纖維復合材料等16種重點發(fā)展材料。本分冊為《功能陶瓷材料與器件》。
功能陶瓷材料與器件作為新材料的重要組成部分，因具有優(yōu)異的特性越來越受到各國政府、科技界和企業(yè)界的高度重視。隨著微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計算機技術(shù)、移動通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，以及高純超微粉體、厚膜和薄膜等制備技術(shù)的進一步完善，功能陶瓷在新材料體系探索，現(xiàn)有材料潛在功能開發(fā)，材料、器件一體化及應用等方面都取得了突出的進展，成為材料科學和工程應用中最活躍的研究領(lǐng)域之一。
本書從功能陶瓷材料與器件基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)及應用工藝等多方面進行了較詳細的論述。其中，第1章論述了功能陶瓷材料的界定、簡要發(fā)展歷程、分類、品種范圍和性能特點及發(fā)展前景展望；第2章論述了微波介質(zhì)陶瓷及其器件的概念，研究概況、主要微波介質(zhì)材料體系、關(guān)鍵微波介質(zhì)陶瓷器件、應用實例、市場前景及發(fā)展趨勢；第3章論述了熱敏、壓敏、氣敏陶瓷及元件基本特性，研究現(xiàn)狀，主要材料體系及發(fā)展趨勢；第4章論述了電容器陶瓷的概念、研究概況、材料組成性能關(guān)系、片式多層陶瓷電容器(MLCC)概述、國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；第5章論述了壓電陶瓷效應、主要特性參數(shù)、幾類材料體系研究進展與發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢、主要壓電陶瓷器件；第6章論述了低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)特點、材料種類及發(fā)展現(xiàn)狀、器件及模塊設(shè)計方法與實例、技術(shù)重點工藝發(fā)展、器件及模塊研究概況、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；第7章論述了功能陶瓷材料與器件國內(nèi)外發(fā)展概況及總體趨勢，我國功能陶瓷材料及器件發(fā)展機遇及存在的問題、主要任務(wù)、應對策略以及典型企業(yè)。
本書的特色在于，以不同功能類型的陶瓷材料為主線展開討論，注重理論分析、材料研制以及器件應用的有機結(jié)合，著重分析材料結(jié)構(gòu)、物理性能及其形成機理、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造工藝，特別關(guān)注材料特性、工藝技術(shù)與器件性能之間的內(nèi)存關(guān)聯(lián)。目前，制約我國功能陶瓷材料與器件的關(guān)鍵問題是材料研制、器件設(shè)計及工藝技術(shù)研究相互脫節(jié)，協(xié)調(diào)不足，編著此書希望能在這方面起到一定的推動作用。
參加本書編著的人員有：浙江大學張啟龍（第1章、第4章、第5章和第6章第1～6節(jié)）；浙江大學楊輝（第2章、第6章第7～11節(jié)和第7章）、浙江大學徐諾心（第3章）。本書從提綱審定到編寫的全過程，得到了浙江加州國際納米技術(shù)研究院的大力支持和幫助，還得到申乾宏、張劍、胡靚等同志的熱情指導與幫助，在此一并感謝。
由于作者水平和經(jīng)驗有限，加上功能陶瓷材料與器件的快速發(fā)展，本書難免存在一些不足，敬請廣大同行、讀者積極提出寶貴意見。
張啟龍，男，教授，浙江大學材料科學與工程系博士生導師，中國硅酸鹽學會特陶分會理事，主要從事電子陶瓷材料及器件、納米電子材料、高速列車關(guān)鍵材料及部件等方面研究。楊輝，男，教授，浙江大學材料科學與工程系博士生導師，浙江大學納米科學與技術(shù)中心副主任。
第1章概論1
1.1功能陶瓷材料的界定1
1.2功能陶瓷材料發(fā)展歷程1
1.3功能陶瓷材料分類、品種范圍及性能特點2
1.4功能陶瓷材料發(fā)展前景展望3
第2章微波介質(zhì)陶瓷及其器件5
2.1微波介質(zhì)陶瓷的概念5
2.1.1微波及其特點5
2.1.2微波介質(zhì)陶瓷的概念及應用背景7
2.2微波介質(zhì)陶瓷材料的性能指標及優(yōu)化7
2.2.1介電常數(shù)7
2.2.2品質(zhì)因數(shù)8
2.2.3頻率溫度系數(shù)10
2.2.4微波介質(zhì)陶瓷的性能優(yōu)化11
2.3微波介質(zhì)陶瓷材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13
2.3.1微波介質(zhì)陶瓷的發(fā)展歷史13
2.3.2微波介質(zhì)陶瓷的研究概況14
2.3.3微波介質(zhì)陶瓷的主要體系16
2.3.4納米微波介質(zhì)陶瓷粉體的制備與應用31
2.4微波介質(zhì)陶瓷器件36
2.4.1微波諧振器件36
2.4.2微波介質(zhì)濾波器38
2.4.3微帶天線40
2.4.4微波介質(zhì)陶瓷器件制備工藝41
2.4.5微波介質(zhì)陶瓷器件研究現(xiàn)狀51
2.5微波介質(zhì)陶瓷器件應用實例及市場前景52
2.5.1移動通信用微波介質(zhì)陶瓷器件53
2.5.2衛(wèi)星電視接收機高頻頭53
2.5.3GPS微波介質(zhì)天線54
2.6微波介質(zhì)陶瓷及器件的發(fā)展趨勢55
參考文獻57
第3章敏感陶瓷及其元件68
3.1熱敏陶瓷68
3.1.1基本參數(shù)68
3.1.2正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC效應及模型70
3.1.3PTC熱敏電阻的主要特性72
3.1.4熱敏陶瓷及元件的研究現(xiàn)狀73
3.1.5PTC熱敏陶瓷的發(fā)展前景77
3.2壓敏陶瓷77
3.2.1壓敏陶瓷的基本性能78
3.2.2壓敏電阻導電機理79
3.2.3壓敏電阻的研究現(xiàn)狀80
3.3氣敏陶瓷86
3.3.1SnO2氣敏陶瓷86
3.3.2ZrO2氣敏陶瓷88
3.3.3TiO2氣敏陶瓷90
3.3.4國內(nèi)外氣敏陶瓷傳感器發(fā)展90
3.3.5國內(nèi)外氣敏陶瓷材料進展90
3.3.6氣敏陶瓷材料發(fā)展趨勢94
參考文獻95
第4章電容器陶瓷及MLCC100
4.1電容器陶瓷的概念100
4.2電容器陶瓷的國內(nèi)外研究概況101
4.2.1電容器陶瓷的發(fā)展歷史101
4.2.2電容器陶瓷相關(guān)研究的文獻計量101
4.3陶瓷介質(zhì)材料介電性能103
4.3.1介質(zhì)的極化及介電常數(shù)103
4.3.2介電損耗106
4.3.3介電強度107
4.3.4絕緣電阻107
4.3.5電容溫度系數(shù)108
4.4非鐵電電容器陶瓷108
4.4.1高頻溫度補償型電容器陶瓷109
4.4.2高頻溫度穩(wěn)定型介電陶瓷111
4.5鐵電電容器陶瓷112
4.5.1鐵電相變與自發(fā)極化112
4.5.2鐵電晶體的電疇結(jié)構(gòu)113
4.5.3電致伸縮和電滯回線114
4.5.4鐵電陶瓷的溫度特性115
4.5.5鐵電陶瓷的擊穿116
4.5.6鐵電陶瓷的非線性117
4.5.7鐵電陶瓷的老化117
4.5.8鈦酸鋇基陶瓷的研究現(xiàn)狀118
4.6反鐵電電容器介質(zhì)陶瓷125
4.6.1反鐵電體的自發(fā)極化狀態(tài)125
4.6.2反鐵電體的電疇結(jié)構(gòu)126
4.6.3反鐵電體的主要性質(zhì)126
4.6.4反鐵電介質(zhì)陶瓷的應用128
4.7半導體電容器介質(zhì)陶瓷128
4.7.1基本概念128
4.7.2陶瓷的半導化129
4.7.3半導體陶瓷電容器的分類及性能129
4.8巨介電常數(shù)陶瓷132
4.8.1CaCu3Ti4O12的晶體結(jié)構(gòu)132
4.8.2CaCu3Ti4O12的巨介電性質(zhì)及其機制132
4.8.3CaCu3Ti4O12的改性133
4.9其他特殊陶瓷電容器材料135
4.9.1抗還原性電容器介質(zhì)陶瓷135
4.9.2中高壓陶瓷電容器材料137
4.10陶瓷/聚合物復合材料138
4.10.1復合材料介電性能的理論模型139
4.10.2陶瓷/有機復合材料常用制備方法140
4.10.3陶瓷/有機復合材料的研究現(xiàn)狀140
4.11片式多層陶瓷電容器（MLCC）143
4.11.1片式多層陶瓷電容器概述144
4.11.2片式多層陶瓷電容器內(nèi)電極基本結(jié)構(gòu)145
4.11.3片式多層陶瓷電容器制造工藝146
4.11.4片式多層陶瓷電容器分類147
4.11.5國內(nèi)外MLCC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概況149
4.11.6MLCC技術(shù)發(fā)展趨勢152
參考文獻154
第5章壓電陶瓷及其器件161
5.1壓電效應161
5.2壓電陶瓷材料極化162
5.3壓電陶瓷材料主要特性參數(shù)163
5.4壓電陶瓷研究進展164
5.4.1壓電陶瓷相關(guān)研究的文獻計量165
5.4.2壓電陶瓷材料發(fā)展現(xiàn)狀166
5.5壓電陶瓷器件及發(fā)展現(xiàn)狀171
5.5.1壓電振子與壓電陶瓷頻率控制器件171
5.5.2壓電變壓器171
5.5.3壓電換能器173
5.5.4壓電超聲馬達174
5.6壓電陶瓷的發(fā)展趨勢176
5.6.1無鉛壓電陶瓷176
5.6.2壓電復合材料176
5.6.3納米壓電陶瓷177
5.6.4高居里溫度壓電陶瓷177
參考文獻177
第6章低溫共燒陶瓷、器件及模塊181
6.1LTCC技術(shù)概述181
6.1.1LTCC技術(shù)工藝過程182
6.1.2LTCC技術(shù)特點183
6.2低溫共燒陶瓷材料的要求184
6.2.1燒結(jié)溫度184
6.2.2介電性能185
6.2.3熱膨脹系數(shù)186
6.2.4機械強度186
6.2.5共燒材料的匹配性187
6.3低溫共燒陶瓷的種類188
6.3.1微晶玻璃188
6.3.2陶瓷 助劑189
6.3.3單相陶瓷190
6.4低溫共燒陶瓷相關(guān)研究的文獻計量190
6.5低溫共燒陶瓷材料進展192
6.5.1低溫共燒陶瓷基板材料192
6.5.2低溫共燒陶瓷微波元器件材料195
6.6LTCC器件及模塊設(shè)計方法與實例205
6.6.1LTCC器件及模塊設(shè)計方法205
6.6.2LTCC器件設(shè)計與制作實例207
6.7LTCC技術(shù)重點工藝技術(shù)的發(fā)展215
6.7.1LTCC膜片成型技術(shù)215
6.7.2平面零收縮基板制作工藝221
6.7.3精密細線條制作工藝223
6.7.4空腔基板制作工藝224
6.8低溫共燒陶瓷技術(shù)的應用225
6.9低溫共燒陶瓷器件及模塊研究進展226
6.9.1單一功能元件226
6.9.2LTCC功能模塊231
6.10低溫共燒陶瓷的產(chǎn)業(yè)概況233
6.11低溫共燒陶瓷技術(shù)發(fā)展趨勢235
參考文獻236
第7章國內(nèi)功能陶瓷材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及主要任務(wù)245
7.1國內(nèi)外發(fā)展概況及總體趨勢245
7.2我國功能陶瓷材料及器件發(fā)展機遇及存在的問題248
7.3發(fā)展我國功能陶瓷材料產(chǎn)業(yè)的主要任務(wù)及應對策略249
7.4典型企業(yè)250
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