物理与材料科学学院功能材料专业本科生在巨介电陶瓷材料方面的研究取得重要进展，在近期的Scientific Reports (2区，IF = 4.259)上发表论文“Dielectric properties of Y and Nb co-doped TiO₂ceramics,Scientific Reports,7 (2017) 8517”。本研究主要是由“我爱四面体”课题组内本科生完成的，功能材料专业的本科生张碧辉、徐林海和申高航独立完成了样品的制备、性能的表征、数据的整理和论文的撰写；其中扫描电镜测试由课题组内研究生王小二完成；课题组老师王显威全程指导了该研究工作的实施。

图1(a-b)YNTO的室温介电常数、损耗；(c-d)YNTO的高温介电常数、损耗

结合功能材料本科专业的专业实验教学内容，课题组制出了优异的Y+Nb共掺杂TiO₂(YNTO)巨介电材料，研究结果表明在低掺杂时为纯的TiO₂金红石相，在x=0.04时出现第二相并随着掺杂比例的增加而增加，第二相为条状物质，并容易富集在晶界处。图1(a-b)表明样品的介电常数在10²-10⁴数量级，YNTO样品的最佳掺杂含量为2%，在20 °C和1kHz时介电常数和介电损耗分别为6.55× 10⁴和0.22。图1(c-d)表明了材料在20-180 °C的测试温度范围内，介电常数随着温度升高而升高，在10²-10⁶Hz的测试频率范围内，介电常数平稳地保持在10⁴以上。2%最佳掺杂样品的交流阻抗谱表明，随着测试温度的升高，晶界电阻变小，表现为绝缘性质，晶粒电阻变大，表现为金属性质，本研究中优异的巨介电性能可用内层势垒电容理论来解释。高介电常数和优异的稳定性使YNTO体系可应用于储能电容器或电容器件的微型化。

该研究得到国家自然科学基金和全国大学生创新创业项目等的经费支持。除此之外，该课题组关于Ta+Sm共掺杂TiO₂陶瓷材料性能的研究成果2017年7月发表在Ceramics International (2区，IF=2.986)，论文题为“Colossal permittivity and impedance analysis of tantalum and samarium co-doped TiO₂ceramics”( Ceramics International, 43 (2017) 13349-13355)。

（材料物理研究所 王显威 张碧辉）