冷烧结(CSP)工艺是近年来新兴的一种高效、节能的材料方法。本工作采用CSP工艺，制备出致密度不低于97%的(1-x)BNT-xNN电介质陶瓷。研究了CSP工艺和NaNbO3含量对(1-x)BNT-xNN复相陶瓷的密度、相结构、显微形貌和介电性能的影响。结果表明：CSP工艺由于烧结温度低、保温时间短，可以显著降低晶粒尺寸，有效抑制Bi、Na等元素挥发，从而提高介电常数，降低介电损耗。随着NaNbO3含量的增加，(1-x)BNT-xNN复相陶瓷的剩余极化强度显著降低，并且介电常数的温度稳定性显著提升。当x=0.3时，0.7BNT-0.3NN陶瓷样品在25 ℃至400 ℃宽温范围内介电常数的变化率小于±6%，介电损耗小于5%，这表明CSP技术制备的(1-x)BNT-xNN陶瓷有望应用于温度稳定性陶瓷电容器。

冷烧结技术自引入以来已有多种陶瓷材料获得了成功制备，但作为重要结构陶瓷的氧化锆其冷烧结致密度仍然偏低。为了提高冷烧结氧化锆陶瓷的致密度，采用亚稳态的纳米晶氧化锆片状粉体进行了研究。首先利用氧化石墨烯为模板，以三(羟甲基)氨基甲烷为沉淀剂制备了含56%四方相的片状氧化锆。然后，从烧结助剂、温度、压力、液相掺量4个因素出发探索了对氧化锆致密度以及微观结构的影响。结果表明：在HCl作为烧结助剂、300 ℃、500 MPa、液相掺量为20% (质量分数)的冷烧结工艺条件下，实现了约70%的致密度，远高于目前冷烧结氧化锆致密度的报道值。致密度的提升主要得益于烧结中亚稳态氧化锆的相变以及助剂对片状粉体的颗粒重排和溶解-沉淀作用。此外，孔隙率的降低使得冷烧结氧化锆陶瓷的杨氏模量和抗弯强度分别达到了24 GPa和20 MPa。

在陶瓷的常规制备方法中，高温烧结一直是获得致密微结构和优良性能的必要条件。近年来兴起的冷烧结(CSP)技术通过溶解-沉淀等机理，能在350 ℃以内的超低温条件下实现多种陶瓷材料的快速致密化，有效应对了常规高温烧结在能耗、微结构控制及与有机物共烧等方面存在的问题，具有巨大的发展空间和潜力。本文综述了冷烧结的发展历史、工艺流程和致密化机理，对冷烧结技术在陶瓷材料制备中的应用现状进行了概述，涉及生物陶瓷材料、新能源材料、半导体材料、介电材料、热电材料、高温下不稳定材料等，并展望了冷烧结的未来发展趋势。

传统方法制备微波介质陶瓷通常需要1 000 ℃以上高温, 不仅工艺周期长、能量消耗高, 而且难以实现多种材料体系的集成共烧。如今, 无线通讯技术的不断革新和蓬勃发展对微波器件小型化、集成化提出了更高要求, 低温共烧陶瓷/超低温共烧陶瓷技术被开发和广泛应用。研究烧结温度更低、烧结效率更高, 且微波介电性能优异的节能环保型绿色制备工艺, 已经成为全球范围内研究热点之一。液相烧结、热压烧结、微波烧结、放电等离子体烧结、闪烧等烧结工艺的提出促进了低温烧结微波介质陶瓷的发展。最近, 又出现了一种新的超低温烧结工艺-冷烧结技术。冷烧结具有极低的烧结温度(一般 ≤300 ℃)、可在短时间内实现陶瓷高致密化, 且在物相稳定性、复合共烧以及晶界控制等方面有着优势, 为超低温烧结工艺以及微波介质材料体系的开发提供了新的契机。

微波介质陶瓷作为介质材料被广泛应用于物联网、工业互联网、5G通信、全球卫星通信系统的无源器件中。从微波介质陶瓷的研究背景出发, 介绍了冷烧结的致密机理和工艺参数, 总结了冷烧结微波介质陶瓷的主要材料体系和器件, 指出了冷烧结微波介质陶瓷的主要问题和发展前景。冷烧结技术具有烧结温度低(<300 ℃)、可共烧异质材料、烧结前后晶粒尺寸差异小、制备工艺简单、节能环保等多种优点, 在多层共烧陶瓷和微波系统集成方面具有潜在应用。

0-3型钛酸锶钡(BST)与聚四氟乙烯(PTFE)复合材料是一种新型的陶瓷/高聚物功能复合材料, 可以兼具BST材料与PTFE材料的优点, 可表现出较高的介电常数和介电可调性。但是受聚合物相介电常数低的限制, 常规方法(流延法)制备的以聚合物为基体, 以陶瓷为填充相的复合材料的介电常数基本在100以下。为了进一步提高BST/PTFE复合材料的介电性能, 本研究采用一种新型烧结工艺--冷烧结工艺实现BST陶瓷与PTFE高聚物的共烧。在试验中以BST为基体, 引入体积比例为5%的PTFE, 并引入固相八水合氢氧化钡(Ba(OH)2·8H2O)作为过渡液相以辅助烧结过程进行, 制备0-3型BST/PTFE复合材料, 并探究了不同冷烧结条件下复合材料的介电性能。结果表明, 复合材料样品在冷烧结温度为275 ℃,压力为200 MPa,时间为2.5 h的条件下, 介电常数可达到500以上(25 ℃,1 kHz)。相对于常规制备工艺, 冷烧结工艺制备出的复合材料的介电常数有很大改进, 这对陶瓷/高聚物功能复合材料的低温制备与研究有一定参考意义。