中文摘要：

脉冲功率系统的小型化和轻型化迫切要求具有高储能密度、快放电性能的介电材料的出现。为了解决这一需求，纳米复合介电储能材料近些年得到了特别关注，发展了一系列同时具有高介电常数和高击穿场强的纳米复合介电材料，其理论储能密度高达十几J/cm3，然而报道的真正能有效释放的能量密度却不高，而且随着放电时间的缩短，放电性能逐渐变差。针对纳米复合介电储能材料放电性能差的问题，本项目选择微观结构具有渐变特性的一系列铌酸盐体系玻璃-陶瓷纳米复合介电材料作为研究对象，利用脉冲放电性能测试平台，研究该纳米复合材料体系的脉冲放电性能，结合界面极化特性，探讨影响纳米复合材料脉冲放电性能的微观物理机制，建立微观结构以及界面极化与放电性能之间的内在关系。并通过成分调整以及热处理工艺控制，建立匹配的相界面，降低界面空间电荷极化，优化复合材料的高压放电性能，为脉冲功率技术的发展提供技术支持和理论指导。

结论摘要：

纳米复合介电储能材料近些年得到了特别关注，发展了一系列同时具有高介电常数和高击穿场强的纳米复合介电材料，其理论储能密度高达十几J/cm3，然而报道的真正能有效释放的能量密度却不高，而且随着放电时间的缩短，放电性能逐渐变差。针对纳米复合介电储能材料放电性能差的问题，本项目选择（Pb,Sr,Ba）Nb2O6-NaNbO3-SiO2玻璃陶瓷体系作为基础材料，开展了La、Gd、Lu、Sm稀土添加改性研究。通过稀土添加改性储能密度得到了有效改善。在此基础上，选择优化后的玻璃陶瓷成分，通过控制结晶工艺，制备出一系列微观结构渐变的玻璃陶瓷材料。该材料具有相同的析出陶瓷相、晶粒尺寸从几十纳米变化到几百纳米。利用极化曲线和脉冲放电回路对其能量释放密度以及释放效率进行了系统研究。研究结果表明随着晶粒尺寸的增加，能量释放密度逐渐增加，能量释放效率逐渐降低。优化后的玻璃陶瓷材料最高的准静态能量释放效率达到97.2%，最高的脉冲能量释放效率达到82.4%。最后从微观极化角度，对影响能量释放效率的因素进行了研究。