Zn1-xCax(Ti0.6Zr0.4)Nb2O8陶瓷的微波介电性能

采用传统固相反应法制备Zn_(1–x)Ca_xTi_(0.6)Zr_(0.4)Nb_2O_8(x=0.05,0.10,0.20,0.30)微波介质陶瓷,研究了不同Ca~(2+)取代量对Zn_(1–x)Ca_xTi_(0.6)Zr_(0.4)Nb_2O_8陶瓷的物相组成、显微结构及微波介电性能的影响,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和网络分析仪等对其晶体结构、微观形貌及微波介电性能进行表征。结果表明:Ca~(2+)取代Zn~(2+)会导致Ca Nb_2O_6第二相的形成,且随Ca~(2+)含量的增加,ZnTiNb_2O_8相含量减少;Ca Nb_2O_6相的含量增加,导致Zn_(1–x)Ca_xTi_(0.6)Zr_(0.4)Nb_2O_8陶瓷的介电常数和品质因数减小,谐振频率温度系数向正方向移动。当x=0.3时,Zn_(1-x)Ca_xTi_(0.6)Zr_(0.4)Nb_2O_8陶瓷在1 140℃烧结并获得最佳微波介电性能:ε_r=30.42,Q×f=47 280 GHz,τ——f=–25.37×10~(–6)/℃。     

非化学计量比铌酸锌微波介电陶瓷的低温烧结行为

采用固相烧结工艺制备低损耗、非化学计量比Zn_(1.01)Nb_2O_6微波介电陶瓷。研究了添加不同量的Li_2CO_3–B_2O_3–V_2O_5(LBV)对Zn_(1.01)Nb_2O_6陶瓷烧结温度、表面形貌以及微波介电性能的影响。结果表明:LBV作为助烧剂,在陶瓷烧结过程中产生了液相,当添加剂含量大于1.5%(质量分数)时,LBV与基体陶瓷发生了化学反应。液相的产生、副相LiZnNbO_4的形成以及V~(5+)的扩散共同改善了陶瓷的烧结行为,使烧结温度由1 175℃低至950℃。LBV加入到基体陶瓷后对微波介电性能影响较小。当LBV添加量为1.0%,并在950℃保温4 h后,Zn_(1.01)Nb_2O_6陶瓷微波介电性能最优:ε_r=20.6,Q×f=90 472 GHz,τ_f=–85.9×10–6℃~(–1)。     

MnCO_3掺杂对BMN陶瓷结构及介电性能的影响EI北大核心CSCD

采用固相烧结法,探讨了MnCO_3掺杂降低Ba(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3(BMN)烧结温度的机理,研究了MnCO_3掺杂量对BMN陶瓷微波介电性能的影响。结果表明,适量的MnCO_3掺杂可以促进烧结,有效降低BMN陶瓷的烧结温度,改善陶瓷的微波介电性能。当MnCO_3掺杂量为4%(质量分数)时,BMN陶瓷的烧结温度从纯相烧结时的1 550℃降低到1 250℃,表观密度ρ=6.36 g/cm^3,相对理论密度达到98.6%,并具有良好的微波介电特性:高相对介电常数ε_r=31.4,高品质因数与谐振频率的乘积Q·f=99 200 GHz(8 GHz),接近于零的谐振频率温度系数τ_f=3×10^(–7)/℃。     

CuO掺杂对ZnZrNb_2O_8微波介质陶瓷性能的影响EI北大核心CSCD

以分析纯的ZnO、ZrO_2、CuO及Nb_2O_5为原料,采用传统固相法制备了Zn_(1–x_Cu_xZrNb_2O_8(ZCZN,x=0.00–0.05)微波介质陶瓷,研究了不同CuO添加量对ZCZN陶瓷的烧结性能、显微结构、相组成以及微波介电性能的影响,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和网络分析仪等对其微观结构、形貌以及微波介电性能进行表征。结果表明:CuO的添加能有效降低ZnZrNb_2O_8陶瓷的烧结温度,提高其品质因数和介电常数。当x=0.03时,陶瓷可在1 200℃烧结并获得最佳微波介电性能:介电常数ε_r=30.1,品质因数Q×f=53 037 GHz,频率温度系数τ_f=–57.21×10^(–6)/℃。     

Mg_3(VO_4)_2-BiNbO_4复合陶瓷的低温烧结及微波介电性能

采用传统固相反应法制备(1-x)Mg3(VO4)2-xBiNbO4复合微波介质陶瓷材料,研究陶瓷的烧结特性、微观结构和微波介电性能。结果表明:当x从0.2增加到0.6,在最佳烧结温度制备的Mg3(VO4)2-BiNbO4陶瓷的机械品质因数与频率的乘积(Q×f)随x增大而减小,相对介电常数(εr)随x增大而增大,谐振频率温度系数(τf)随x增大从正变为负;通过调节x值,在x=0.2处获得近零的τf。Mg3(VO4)2与BiNbO4的复合可实现低温烧结;当x=0.2、850℃的低温致密成瓷获得了优良的微波介电性能:εr=14.76,Q×f=27930GHz(f0=8.29GHz),τf=3.65×10-6/℃。     

Li2Zn2(Mo1–xWx)3O12陶瓷的制备及其微波介电性能

采用固相反应法制备Li_2Zn_2(Mo(1–x)W_x)_3O_(12)陶瓷,研究了其相组成、显微组织及微波介电性能的变化规律。结果表明:当W6+取代量在0～0.1范围内,Li_2Zn_2(Mo(1–x)W_x)_3O_(12)陶瓷均显示出单相钒铁铜矿结构,形成了Li_2Zn_2(Mo(1–x)Wx)_3O_(12)固溶体。随着W~(6+)代量增加,Li_2Zn_2(Mo(1–x)W_x)_3O_(12)陶瓷的相对密度、介电常数和Q×f值均先增大后减小,其τ_f值则逐渐增大。当W6+取代量为0.025时,Li_2Zn_2(Mo_(0.975)W_(0.025))_3O_(12)陶瓷经630℃烧结2 h后具有较好的微波介电性能:ε_r=10.75,Q×f=630 95 GHz,τ_f=–65×10~(-6)/℃。     

Mg4Nb2O9/CaTiO3复合介质陶瓷的结构和介电性能

以1.7%(质量分数)V2O5为烧结助剂,采用传统固相反应法制备了(1-x)Mg4Nb2O9 xCaTiO3[(1-x)MN-xCT]颗粒复合微波介质陶瓷.研究了陶瓷的微观结构和微波介电性能.结果表明:当0.5≤x≤0.7时,经1 150℃烧结5 h制备的(1-x)MN-xCT样品仍为Mg4Nb2O9和CaTiO3相,没有生成其它新相,在不同相之间存在元素扩散.当x从0.3增加到0.7,样品的相对介电常数(εr)和谐振频率(f)温度系数(τf)随x值的增加而增大,而品质因数(Q)却随x增大而降低.当x=0.5,1 150℃烧结5h后,获得的0.5Mg4Nb2O9/0.5CaTiO3 1.7%V2O5微波介质陶瓷的εr=20,Qf=48000 GHz(f=8 GHz),τf=12×10-6/℃.     

Zn2+掺杂SrAl2Si2O8陶瓷的结构及微波介电性能

采用传统固相反应法制备(Sr_(1-x)Zn_x)Al_2Si_2O_8(x=0,0.005,0.010,0.030,0.060)微波介电陶瓷,探讨不同Zn~(2+)取代量对SrAl_2Si_2O_8(SAS)陶瓷晶体结构和微波介电性能的影响。将第一性原理引入到锶长石系微波介电陶瓷分析方法中,以确定取代元素(Zn~(2+))可能占据的位置(Sr~(2+),Al~(3+))。结果表明:Zn~(2+)取代可促进SAS品质因数的提高(Q×f 37 502～48 252 GHz),同时也改善了 SAS陶瓷样品的密度和谐振频率温度系数(τ_f)。当x=0.010、烧结温度为1 500℃时,(Sr_(0.99)Zn_(0.01))Al_2Si_2O_8陶瓷获得最佳的介电性能:ε_r=7.0,Q×f=48252 GHz,τ_f=-36.35×10~(-6)/℃。     

添加TiO_2对0.97Li_(2.3)MgTi_3O_(8.15)-0.03R3725材料的物相组成及介电性能的影响

采用传统固相反应法制备了(1-x)(0.97Li_(2.3)MgTi_3O_(8.15)-0.03R3725)-xTiO_2(0.04≤x≤0.10,质量分数)陶瓷,研究了不同含量TiO_2添加对0.97Li_(2.3)MgTi_3O_(8.15)-0.03R3725 (0.97LMT-0.03R3725)陶瓷烧结特性、相结构、微观形貌以及微波介电性能的影响。结果表明:当x≤8%时,(1-x)(0.97LMT-0.03R3725)-xTiO_2所有组分的物相都能够被Li_2MgTi_3O_8和Li_2O标记,并且随着x的增加,Li_2O特征峰的相对强度在逐渐降低,当x增加到10%时,Li_2O反应完全,TiO_2过量,出现TiO_2的特征峰。随着TiO_2含量的增加,陶瓷的烧结温度、ε_r、τ_f和σ_f(抗弯强度)增加,ρ和Q·f先增加后减小。烧结温度为880℃时,0.92(0.97LMT-0.03R3725)-0.08TiO_2陶瓷表现出了优良的综合性能:ε_r=26.8,Q·f=36386 GHz(7.05 GHz),τ_f=3.02×10~(-6)℃~(-1),σ_f=182.5 PMa。且在此温度下介质材料与Ag电极兼容性良好,表明该材料是制备LTCC器件的备选材料。     

MnCO_3掺杂对BMN陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相烧结法,探讨了MnCO_3掺杂降低Ba(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3(BMN)烧结温度的机理,研究了MnCO_3掺杂量对BMN陶瓷微波介电性能的影响。结果表明,适量的MnCO_3掺杂可以促进烧结,有效降低BMN陶瓷的烧结温度,改善陶瓷的微波介电性能。当MnCO_3掺杂量为4%(质量分数)时,BMN陶瓷的烧结温度从纯相烧结时的1 550℃降低到1 250℃,表观密度ρ=6.36 g/cm~3,相对理论密度达到98.6%,并具有良好的微波介电特性:高相对介电常数ε_r=31.4,高品质因数与谐振频率的乘积Q·f=99 200 GHz(8 GHz),接近于零的谐振频率温度系数τ_f=3×10~(–7)/℃。     

(Zr,Sn)TiO4系微波介质陶瓷的研究进展

本文从晶体结构、固溶体性质、组成改性、制备、性能等方面对(Zr,Sn)TiO4系微波陶瓷的发展现状进行了详细介绍,并指出了研究和应用前景。     

Dielectric properties of polymer-derived ceramic reinforced with boron nitride nanotubes

The electrical and dielectric properties of boron nitride nanotubes (BNNTs) reinforced ceramic composites using the polymer-derived ceramic (PDC) processing route were investigated in this work. The electrical resistivity of the pristine PDC increases from 10⁶ to 10⁸ Ω m after the addition of BNNTs. When the BNNT loading was increased to 5 wt%, the average real relative permittivity of the PDC decreased from 2.94 to 2.80, while the quality factor (Q) of the PDC increased from 134.40 to 176.77. The BNNTs can increase the Q factor of the PDC due to the reduction in the porosity cause by the introduction of the BNNTs. Further increasing the BNNT content decreases the real relative permittivity of the nanocomposites and increases the Q factor at high frequency. The average real relative permittivity decreases to 2.29, while the average Q factor increases to 208.60 when the BNNT content is increased to 30 wt%. The dielectric loss after the addition of high fraction of BNNTs can be explained by the Lorentz resonance relaxation process. Results of this work showed that PDC-BNNT nanocomposites are satisfactory electromagnetic transparent materials when the BNNT fraction is less than 10 wt%.     

Microstructure and broadband dielectric properties of Zn2SiO4 ceramics with nano-sized TiO2 addition

Zn₂SiO₄ ceramics with nano-sized TiO₂ addition (ZST) were synthesized by conventional solid state method. The association between the new composite's microstructures and dielectric properties reveals that reduced pores, increased density and average grain sizes with increasing sintering temperatures, have contributed to the increased permittivities at kHz and microwave bands; the decrease of the permittivities at 1275 °C is due to the form of twin planes. At the terahertz band, the competition of generating oxygen vacancies and forming them into twin crystallographic shear planes dominates the change of permittivities: the crystallographic shear planes decrease the permittivity at the sintering temperature 1225 °C and 1250 °C, and the high-rate generation of oxygen vacancies at 1275 °C increases the permittivities. The ZST ceramics demonstrate stable permittivity and low dielectric losses (<10^–3 from 10 kHz to microwave band; and <10^–2 at THz range); and the temperature coefficient of resonant frequency is optimized to close zero. These advanced dielectric properties and low sintering temperature (<1300 °C) provide the ZST ceramics great potential in designing microwave and THz devices.     

CaO掺杂对BaTiO3陶瓷结构及介电性能的影响

采用新型溶胶-凝胶制粉技术和传统陶瓷工艺相结合的方法,制备了(Ba1-xCax)TiO3(x=0～0.16)陶瓷,并对陶瓷晶相特征及其介电、压电性能进行了研究。结果表明,经1250℃烧结的陶瓷由单一晶相组成,晶体具有钙钛矿结构。其介电、压电特征受CaO加入量的影响显著。当x≤0.1时,陶瓷的介电常数随CaO加入量的增加而增大,并表现出弛豫铁电体的特征,其居里点与纯BaTiO3陶瓷相差不大。当x>0.1时,陶瓷的介电常数随CaO的增加而减小,其铁电性能弱化,但介电损耗较小,介电温度稳定性较好。     

Ti-B位置换改性硅酸镁陶瓷的微观结构与微波介电性能

研究了Ti-B位置换改性Mg2SiO4陶瓷微结构和微波介电性能.结果表明;在合成Mg2SiO4陶瓷过程中,Mg2SiO3总是作为第二相出现,Ti的引入能够有效地抑制Mg2SiO3的出现;但是,Ti不是进入Si-O四面体取代置换Si形成Mg2(Si1-xTix)O4固溶体,而是Mg与反应形成Mg2TiO4、Mg2Ti2O5等第二相.随着x值增加,Mg2(Si1-xTix)O4陶瓷的相对介电常数(εr)从6.8增加到8.1,机械品质因数与频率乘积(Q×f)也获得显著改善,但谐振频率温度系数(τf)不会因Ti引入而得到优化.在x=0.1时,Mg2(Si0.9Ti0.1)O4陶瓷获得最优的微波介电性能:εr=7.4,Q×f=73760GHz,τf=-6×10-6/℃.     

微波介质陶瓷的研究现状及展望

微波介质陶瓷是现代通讯技术中的关键基础材料,它的应用日益受到人们的重视。本文综述了四类微波介质陶瓷的研究现状,并对其未来的发展进行了展望。     

Sm掺杂对Ba_4La_(19.33)Ti_(18)O_(54)陶瓷结构和介电性能的影响分析

主要研究了不同Sm掺杂浓度对Ba4La19.33Ti18O54陶瓷的微波介电性能和微观结构的影响。首先利用常规固相反应技术制备了Sm含量y分别为0.0,0.1,0.3,0.5和0.7的五种Ba4(La1-ySmy)9.33Ti18O54陶瓷样品;室温下在0.3～3.0GHz频率范围内,利用网格分析仪测量了这些样品的介电常数和介电损耗因子;结果表明随着Sm掺杂含量的增大,样品介电损耗明显减小,而介电常数只有微小减少。当Sm掺杂含量y=0.5时,样品的介电性能最好。此外,还利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了样品的微观结构及随微波介电性能的变化。     

微波介质陶瓷的研究进展

微波介质陶瓷是现代通信技术中谐振器、滤波器、振荡器等重要元件的基础材料,它的研究越来越受到人们的重视。介绍了低介电常数、中介电常数、高介电常数三类微波介质陶瓷的研究现状,存在的问题及未来的发展趋势。     

粉体的球磨方式对Li1.0Nb0.6Ti0.5O3锂铌钛陶瓷烧结行为及微波介电性能的影响

通过X射线衍射、扫描电镜等分析手段结合介电性能测试结果,探讨了不同球磨方式(普通球磨及砂磨)制备的粉体对Li1.0Nb0.6Ti0.5O3(LNT)锂铌钛陶瓷的烧结行为、微观结构及微波介电性能的影响.用砂磨的方式粉碎粉体,获得了粒度分布均匀且分散性很好的粉体,在一定程度上降低了LNT陶瓷的烧结温度.另外,通过砂磨粉碎的粉体烧结而得到的陶瓷样品密度、相对介电常数(ετ)及机械品质因数与谐振频率的乘积(Q×f均高于普通球磨工艺制备的.结果表明:在1050℃烧结的陶瓷其具有相对优异的微波介电性能,ετ=9.9,Q×f=5 887 GHz,谐振频率温度系数τf=28.3×10-6/℃.