近日，东京都产业技术研究所（Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute，TIRI）开发了一种“玻璃复合介电材料”，其介电常数在高达 300°C 的温度范围内保持稳定。这项成果有望提升在汽车发动机等高温环境下运行的电子设备的性能和可靠性。
图 玻璃复合介电材料的合成方法及其微观结构
图 玻璃复合型介电材料的高温介电特性
为了实现即使在汽车发动机舱等高温环境下也能可靠运行的电容器，需要在200°C的温度范围内介电常数变化小的介电材料。（依据：EIA 标准 (X9R)：在 -55 至 200°C 的温度范围内介电常数变化在 ±15% 以内）。然而，目前电容器中使用的BaTiO3系介电材料由于表现出优异的介电特性，被广泛应用于各个领域。但是，在120°C以上的温度范围内，介电常数会显著变动、降低，因此在高温下的介电特性的改善成为课题。虽然已有报道称“PNb9O25”等材料适用于高温环境，但传统的合成方法容易产生异常粒生长和氧缺失，会导致介电常数稳定性差等问题。
因此，该研究团队采用了使用玻璃和氧化物的独特材料合成方法，用玻璃将PNb9O25的晶界接合。该方法通过简单的“原料混合”、“成型”和“烧结”工艺即可实现晶体合成和玻璃复合材料的形成。此外，与传统方法相比，它抑制了氧空位的产生，即使在高温下也能提高介电常数的稳定性。
研究实验比较了玻璃复合介电材料和钛酸钡（BaTiO3）的高温介电性能。结果表明，钛酸钡的介电常数在120℃附近急剧变化，在更高温度下，介电常数会显著降低。相比之下，玻璃复合介电材料的介电常数在300℃以下保持稳定，变化仅为±15%。研究发现，玻璃晶体微观结构改善了晶界电阻，使其即使在高温环境下也具有良好的绝缘性能。与其他介电材料相比，玻璃复合材料的绝缘性更高。
图 高温介电特性的比较（左），各种介电材料的导电率比较（右）
该研究成果《High-Temperature Capacitance Stability and Insulating Properties of PNb9O25 Synthesized via Liquid-Phase Sintering: Strategic Utilization of Glass-Oxide Interfacial Reactions》已发表于《Materials Today 》杂志，DOI :：https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2026.115539。
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