钛酸钡（BaTiO₃）因具有优良的介电性能、压电性能以及铁电性能被广泛应用于多层陶瓷电容器、铁电存储器、传感器和电光器件等,可以将其称作为“电子陶瓷的支柱”。近年来,随着电子器件往微型化和高性能化方向发展,对BaTiO₃材料的性能要求越来越高,其中包括四方相结构、提高介电常数、降低介电损耗、提高压电系数、增强介温稳定性以及细晶陶瓷等。在此背景下,本文从四方相BaTiO₃纳米粉体的水热合成、BaTiO₃粉体的包覆改性以及BaTiO₃陶瓷和厚膜材料的制备与性能研究三方面入手,以提高粉体四方相含量、改善陶瓷和厚膜的铁电、介电、压电、电卡性能以及增强材料的介电温度温定性为目标,对BaTiO₃材料进行了深入的研究。本文的主要研究内容和实验结果概括为以下几个方面:（1）利用水热法合成四方相BaTiO₃纳米粉体。主要研究水热反应温度、反应时间以及乙醇含量对合成四方相BaTiO₃的影响及相应的机理。实验证明:提高水热反应温度、延长水热反应时间和增大溶剂中乙醇的含量均有利于四方相BaTiO₃的合成。综合三组实验结果得到最佳的水热反应条件是以Ba（CH3COO）2和Ti（C4H90）4为原料,KOH的用量为1.5mol/L,溶剂中乙醇含量为50%,在240℃下水热反应100h,得到的BaTiO₃粉体的c/a值最大,可达1.0092,粉体四方相含量高达83.6%。（2）采用水热法制备的BaTiO₃粉体作为原料,其中c/a=1.0073,平均粒径为86nm。利用普通烧结法和两步烧结法相结合,制备出晶粒尺寸大小从0.25μm-10.15μm的BaTiO₃陶瓷。研究了晶粒尺寸效应对BaTiO₃陶瓷的介电、压电、铁电以及电卡性能的影响。实验证明:介电常数与压电系数随晶粒尺寸的增大均呈现出先增大后减小的现象,且当陶瓷的晶粒尺寸为1.12μm时,其室温介电常数和压电系数分别达到最大值5628和279p C/N。而陶瓷的剩余极化强度Pr与矫顽场Ec随晶粒尺寸的增大呈现出相反的趋势。直接测量法表明粗晶陶瓷（4.61μm）的电卡效应比细晶陶瓷（760nm）的电卡效应强,两者在居里温度处得到的ΔTmax分别为1.05K和0.814K。（3）采用水热法制备的BaTiO₃粉体作为原料,其中c/a=1.0081,平均粒径为100nm,利用流延法制备BaTiO₃厚膜材料。主要研究了等静压方式对厚膜微观结构的影响,以及测量BaTiO₃厚膜的介电、铁电和电卡性能。结果表明:厚膜的介电常数在居里温度处可达9426,介电损耗在5%以下。BaTiO₃厚膜能承受20MV/m的大电场,且极化强度可达48.5mC×cm-2。通过间接测量法计算得到:在4MV/m外电场作用下,BaTiO₃厚膜的等温熵变ΔSmax=0.24J×K-1×Kg-1以及绝热温变ΔTmax=2.22K,这显示厚膜具有良好的电卡效应。（4）对BaTiO₃纳米粉体进行包覆改性研究,首先利用沉淀包覆法将Ho2O3、MgO和Mn O包覆在BaTiO₃粉体表面,然后通过烧结将Ho3+、Mg2+和Mn2+扩散到钛酸钡晶粒中,调节其介电性能。主要研究不同的Ho3+掺杂量对BaTiO₃基陶瓷的物相组成、微观结构及介电性能的影响。结果表明:包覆层的厚度约为2 nm;Ho3+掺杂的BaTiO₃基陶瓷样品均为立方相结构。Ho3+的加入能抑制晶粒生长,改善陶瓷微观结构,利于制备均匀的细晶陶瓷。包覆Ho2O3有助于形成“芯-壳”结构晶粒,能显著改善BaTiO₃基陶瓷的介电温度稳定性。当Ho3+离子掺杂量为2.0 mol%时,陶瓷的平均晶粒尺寸为125 nm与初始粉体的颗粒大小非常接近;室温介电常数为1612,△C/C（-55¹50℃）<±15%,满足EIA X8R电容器的温度特性要求。