物理与材料科学学院功能材料专业本科生在TiO₂陶瓷材料方面取得重要进展，在近期的Ceramics International (2区，IF=2.986)上发表论文“Colossal permittivity and impedance analysis of tantalum and samarium co-doped TiO₂ceramics, Ceramics International, 43 (2017) 13349-13355”。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、申高航、史林鑫、节闯和张留举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孙凌云完成；课题组老师王显威全程指导了该研究工作的实施。

图1 (a)TSTO的常温介电及损耗；(b)x=0.06的变温介电及损耗

结合功能材料本科专业的专业实验教学内容，团队成员以TiO₂为母体采用高温固相反应法制备了致密的Ta+Sm共掺杂TiO₂(TSTO)陶瓷材料。图1(a)可知，TSTO样品的最佳掺杂含量为6%，在20 °C和1kHz时介电常数和介电损耗分别为2.3×10⁴和0.11；图1 (b)表明材料在20-160 °C的测试温度范围内，介电常数随着测试温度的升高而升高，在10²-10⁶Hz的测试频率范围内，介电常数随频率的增加而减小，但整体保持稳定，在160 °C和1kHz分别为3.85×10⁴和0.64。样品的交流阻抗谱的分析结果表明，晶界电阻表现为绝缘性质，晶粒电阻表现为金属性质，可用内层势垒电容理论来解释优异巨介电性能的来源。高介电常数和优异的稳定性使TSTO和YNTO体系可应用于储能电容器或电容器件的微型化，有较高的应用价值。

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。另外，该课题组关于Y+Nb共掺杂TiO₂巨介电材料性能的研究成果于2017年8月发表在Scientific Reports (2区，IF=4.259)，论文题为“Dielectric properties of Y and Nb co-doped TiO₂ceramics” (Scientific Reports,7 (2017) 8517)。

（材料物理研究所 王显威 张碧辉）