介质储能器件是电力、电子系统中广泛使用的重要器件,随着电子设备不断微型化和植入化,以及对高电荷储能密度的渴望,对分子级储能介质的需求日益迫切,从而激发了对超薄介电材料尤其是二维纳米片层介质的探索。研究显示二维铌酸基钙钛矿氧化物片层是均质的单晶片层,具有完整的晶体结构和较低的缺陷浓度,而且Nb⁵⁺离子外层4个4d电子使得铌氧八面体具有较大的偶极矩,从而展现了优异的稳定性和高介电性,有望成为分子级介电材料体系中的重要成员。对二维铌酸基钙钛矿氧化物纳米片层储能介质的研究还主要停留在制备和性能表征层面,缺乏系统性的研究结果以及通过不同制备技术来获得更加优异性能材料的深入探索。本文系统地研究了铌酸钙纳米片前驱粉体的制备,二维纳米片单分散体系的制备,基于二维纳米片层的薄膜介质以及SPS烧结的陶瓷介质,进而对纳米结构构建的分子级薄膜介质以及陶瓷介质的介电性能进行了深入的表征和分析。首先,以体相KCa₂Nb₃O₁₀层状钙钛矿材料为对象,系统研究了单层纳米片制备工艺对其形貌,尺寸和维度等结构性能的影响。研究表明,超声处理获得纯度高,均匀性强的纳米片,对剥离后纳米片分散液离心沉淀物进行二次剥离,则获得单层纳米片横向尺寸可达到5μm。其次,分别利用LB沉积技术和SPS烧结技术对纳米片分散上层清液及其离心沉淀物进行处理,研究不同厚度铌酸钙纳米结构介电行为。一方面通过LB沉积技术,探究单层铌酸钙纳米片成膜的过程,并构建范德瓦尔斯同质结,分析铌酸钙薄膜介质介电常数,对不同层数的薄膜进行测试表明,分子级铌酸钙介质的介电常数在200~250。另一方面,我们通过SPS烧结技术,对体相和纳米结构铌酸钙构建的陶瓷介质测试分析,表明纳米结构构建的陶瓷介质具有更高介电常数和低介电损耗,铌酸钙陶瓷的介电常数可提高至1300。结合不同制备手段,对二维铌酸钙构建不同维度介质材料的介电特性进行探究,探究分子级薄膜本征介电值并提高陶瓷介质介电常数,展望二维铌酸钙制备介质材料在储能器件中应用潜力。