钛酸铜钙CaCu₃Ti₄O₁2陶瓷（简称CCTO）具有很高的介电常数（εγ～10⁴）、良好的温度稳定性以及显著的电流-电压（I-V）非线性特征,这使得陶瓷在小型电子器件领域很有应用前景,也得到了研究者的广泛关注。但是CCTO同样具有其缺点:介电损耗过高、巨介电常数受到制备工艺的影响很大,因此其在实际使用的价值大大降低,且其相对较低的压敏电压也限制了其在更高电场条件下的作用。因此,系统研究CCTO陶瓷介电性能改性机理、探索优化陶瓷综合性能的制备工艺、探究陶瓷在实际中的使用具有非常重要的意义。本文主要针对CCTO陶瓷的研究现状,以改善其晶粒和晶界为主线,以固相反应工艺为基础,探究了材料掺杂及制备工艺对陶瓷材料的介电性能和电流-电压（I-V）非线性特征的影响,以此推动CCTO基陶瓷材料在电容材料和压敏材料方面的应用。通过固相反应法制备了一系列的CCTO基陶瓷材料,探究了在不同烧结温度下的陶瓷样品介电性能和压敏电压的变化。然后探究了各种元素取代或掺杂对CCTO性能的影响,包括单元素取代:Zr⁴⁺取代Ti⁴⁺、Co²⁺取代Ti⁴⁺;多元素取代:Mg²⁺与Yb³⁺分别取代Cu²⁺与Ca²⁺;元素掺杂:氧化石墨烯（GO）。发现多元素取代即Mg²⁺与Yb³⁺取代实验中表现出了很好的介电常数特性,在1KHz时达到了6.2×10⁴,大于纯CCTO介电常数,介电损耗降低到了 0.05。通过对电流-电压（I-V）非线性特征的研究发现掺杂了 GO的陶瓷样品虽然介电常数下降明显,但是介电损耗维持一个较低的水平,而且I-V非线性特性非常明显,因此后续以此为基础在第四、五章分别探究了 ZnO、GO和ZnO共掺对CCTO介电性能和I-V特性的影响。最后还针对目前的CCTO制备方法进行了探索,除了固相反应法,还进行了静电纺丝、喷枪制备方法,结果发现静电纺丝制备的CCTO颗粒非常细,但产量低,喷枪制备的颗粒相对静电纺丝粗些,但是制备工艺简单,产量大,可以作为一种比较好的实验方法进行研究。采用固相反应法制备了 CCTO-xZnO（x=0,0.5wt%,0.8wt%,1 wt%,1.5wt%）陶瓷材料,在对CCTO陶瓷进行预烧结后形成了 CCTO粉体之后再掺杂ZnO颗粒,以半导态的ZnO进入到CCTO的粉体当中,抑制CCTO晶体的生长从而达到降低损耗的目的。结果表明,掺杂了 ZnO后CCTO的晶粒变小,陶瓷介电常数都维持在一个相对较高的水平（～10⁴）,介电损耗降低明显,掺杂量x=0.8wt%时介电损耗最低降低到了 0.03（570Hz）,同时电流-电压（I-V）非线性特性与纯CCTO保持一个相对稳定的状态。因此ZnO掺杂对改善CCTO陶瓷的介电性能有着很好的作用,对CCTO陶瓷电容器的发展有着重要的参考价值。采用传统的固相反应法制备了 CCTO-xGO+ZnO（x=0,0.1 wt%,0.3wt%,0.5wt%）复合陶瓷,在CCTO与GO混合预烧结后再掺入0.6wt%ZnO,以期在维持CCTO+GO陶瓷的低介电损耗和高电流-电压（I-V）非线性特征的前提下增加介电常数。实验结果表明,掺入了 GO+ZnO后的CCTO陶瓷晶粒变得更细,晶界范围更广,同时随着GO掺杂量的增加,陶瓷介电常数逐渐降低,但在40～105Hz的范围内都维持在10⁴以上,符合CCTO的巨介电常数行为,并且介电损耗在1KHz时都维持在0.11左右,与纯CCTO的损耗相差不大。同时电流-电压（I-V）非线性特性变化很大,压敏电压Eb从纯CCTO的295 V/cm增加到了 0.3wt%GO的2601 V/cm。这结果不仅增加了 CCTO电容器的使用范围,对CCTO这种高介电材料的研究及应用拓宽了思路。