Microwave dielectric properties of (0.75ZnAl2O4–0.25TiO2)–MgTiO3 ceramics prepared using digital light processing technology

ZTM ceramics comprising of 0.75ZnAl₂O₄–0.25TiO₂ and MgTiO₃ at a ratio of 90:10 wt.% are widely used in the field of communication as filters and resonators owing to their excellent microwave dielectric properties. However, the development of such dielectrics with complex structures, as required by microwave devices, is difficult using traditional fabrication methods. In this study, ZTM microwave dielectric ceramics were prepared using the digital light processing (DLP) technology. The influence of the sintering temperature on the phase composition, microstructure, and microwave dielectric properties of ZTM ceramics was investigated. Results showed that with an increase in the sintering temperature, the dielectric constant (ε_r) and quality factor (Q × f) of ZTM ceramics initially increased owing to the increase in the density and diffusion of ions. However, when the sintering temperature was excessively high, the abnormal growth of crystal grains and micropores led to a decrease in ε_r and Q × f. The ZTM ceramics sintered at 1450°C exhibited the optimum microwave dielectric properties (ε_r = 12.99, Q × f = 69 245 GHz, τ_f = −9.50 ppm/°C) owing to the uniform microstructure and a high relative density of 95.02%. These results indicate that DLP is a promising method for preparing high-performance microwave dielectric ceramics with complex structures.     

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。     

复合钙钛矿陶瓷的结构与微波介电性能

介绍了复合钙钛矿化合物结构的本质特征，讨论了钙钛矿结构对微波介质陶瓷材料的介电性能（介电常数、介质损耗、频率温度系数）的各种影响因素。     

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。     

水热法制备Ba6-3xNd8+2xTi18O54微波介质陶瓷

利用水热法合成了Ba6-3xNd8 2xTi18O54微波介质陶瓷,并对合成的微波介质陶瓷进行了X射线衍射分析和性能测试.结果表明:选择活性较大的前驱物[如Nd(OH)3,TiCl4],用水热法在360℃保温12h,能合成纯的Ba6-3xNd8 2xTi18O54粉体,极大地降低了粉体的合成温度.用水热法合成的Ba6-3xNd8 2xTi18O54粉体制备陶瓷,其烧结温度为1 250℃,比传统固相法要低100℃左右,陶瓷的介电常数(εr)稍大于用固相法制备的陶瓷,品质因数(Q)也有较大的提高,谐振频率温度系数(τf)也有所改善,当x=2/3时,水热法制备的Ba6-3xNd9 2xTi18O54陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=88,Q与谐振频率(f)的乘积Q×f=8 890 GHz,τf=24x10-6/℃.     

微波介质陶瓷的研究进展

综述了微波介质陶瓷材料的特性和发展现状,给出了多数目前已经研究的微波陶瓷体系及其性能,阐述了其制备方法,提出了改善其性能的途径和微波介质陶瓷的预期进展.     

(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。     

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/℃.     

Li2Zn3(1-x)Ca3xTi4O12微波陶瓷介电性能研究

本文以Li2CO3,ZnO,CaCO3,TiO2为原料,采用固相反应法制备了Li2Zn3(1-x)Ca3xTi4O12(x=0,0.05,0.1,0.15)陶瓷,并研究了CaTiO3固溶量对其显微结构和微波介电性能的影响.结果表明:Li2Zn3Ti4O12晶相中固溶CaTiO3相,晶胞参数会增大;少量CaTiO3相固溶于Li2Zn3Ti4O12陶瓷后,提高了Li2Zn3Ti4012陶瓷的烧结温度及其介电常数,但降低了其品质因素,可增大其温频系数.在1100℃/2 h烧结条件下,Li2Zn2.7Ca0.3Ti4O12陶瓷微波介电性能达到:εr=24,Q×f=50000 GHz,Tf=-25×10-6/℃.     

锂铌钛体系微波介质陶瓷的研究状况

概述了锂铌钛体系的发展历程;介绍了材料理论结构和微波介电性能,并展望了其应用前景,罗列的大量研究数据和结果将为以后的研究者提供一个良好的研究基础和研究方向。     

ZnO和Na2O对CaO-B2O3-SiO2介电陶瓷结构与性能的影响

研究了烧结助剂ZnO和Na2 O对CaO -B2 O3 -SiO2 (CBS)系微波介质陶瓷介电性能、相组成及结构特性的影响。烧结助剂ZnO在烧结过程中与B2 O3 及SiO2 生成低熔点玻璃相 ,有效地降低了材料的致密化温度 ,烧结机理为液相烧结。碱金属氧化物Na2 O虽然能够有效降低材料的烧结温度 ,但会破坏硅灰石晶体结构 ,引起材料微波性能显著降低。通过实验 ,制备出了具有优良微波介电性能的陶瓷材料 ,适用于LTCC基板及滤波器等高频微波器件的生产     

微波介质陶瓷及其低温烧结研究进展

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。本文简要介绍了四类微波介质陶瓷的研究现状．着重评述了微波介质陶瓷在低温烧结方面的最新研究进展。     

微波介质陶瓷的界面特性及其对介电性能的影响

详细地总结了界面的偏析、扩散和润湿性对微波介电性能的影响机理。并评述了粉末的初始状态、烧结工艺、添加剂(掺杂)和烧结方法等因素对材料界面特性的影响，进而影响到材料介电性能的研究进展。最后指出了在微波介质陶瓷界面研究领域面临的问题及今后的发展方向。     

(1-y)Ca1-xLa2x/3TiO3-yCa(Mg1/3Nb2/3)O3复合微波介质陶瓷的研究

采用固相合成法制备了 ( 1-y)Ca1 -xLa2x/ 3 TiO3 -yCa(Mg1 / 3 Nb2 / 3 )O3 系列微波介质陶瓷材料 ,研究了复合系统的微波介电性能、烧结性能和微观结构。研究结果表明 :在y =0 .4～ 0 .6范围内 ,体系形成了单一的钙钛矿结构 ;当复合体系组成 0 .5Ca0 .6La0 .2 67TiO3 -0 .5Ca(Mg1 / 3 Nb2 / 3 )O3 时 ,在 14 0 0℃下烧结保温 4小时所得到材料的微波介电性能最佳 ;εf=5 5 ,Q×f =45 0 0 0GHz( 7.6GHz下 ) ,τf=0 .0 4ppm/℃。     

BaO－TiO_2系中Ba_2Ti_9O_（20）相形成的研究

研究了ＢａＯ－ＴｉＯ_２系中Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）相的形成规律。结果表明：ＢａＯ－ＴｉＯ_２系中，不加任何添加剂可以合成Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）相；在ＢａＯ－ＴｉＯ_２系中Ｂａ：Ｔｉ＝２：９附近存在一个很窄的单相Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）区；烧结阶段Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）相的最终合成并不依赖于预烧阶段部分此相的形成；通氧烧结对Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）相的形成影响不大，但可以抑制钛的变价。实验还发现，Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）陶瓷化学计量比的偏离将导致微波下介电常数的下降。     

(1-x)Ba4Sm9.33Ti18O54-xCa0.61Nd0.26TiO3系微波介质陶瓷

采用固相合成法制备了(1-x)Ba4Sm9.33Ti18O54-xCa0.61Nd0.26TiO3[(1-x)BST-xCNT]系微波介质陶瓷.探讨了组成、烧结温度对微波介质陶瓷结构、介电性能的影响.x＜0.6时,(1-x)BST-xCNT陶瓷为正交结构的新型钨青铜单相.x≥0.6时,相继出现了第二相Sm2Ti2O7和钙钛矿相,最终形成钙钛矿单相.微波介质陶瓷的介电常数ε随x的增大持续升高,品质因子Qf值则先增大后迅速减小再急剧增大.1 325～1 350 ℃烧结样品的微波介电性能达到最佳:x=0时,ε=75,Qf=8985GHz,谐振频率温度系数τf=-8.2×10-6/℃;x=0.2时,ε=75,Qf=9 552GHz,τf=-14.4×10-6/℃;x=1时,ε=108.9,Qf=14919GHz,τf=236.2×10-6/℃.     

CaLa4Ti4O15微波介电陶瓷的制备和性能

采用固相法制备了Cata4Ti4O15系微波介质陶瓷.研究了不同预烧温度对CaLa4Ti4O15陶瓷烧结特性和微波介电性能的影响.在1 200℃预烧caLa4Ti4O15粉末.除CaLa4Ti4O15主相外,还存在部分CaTiO3,La2Ti2O7和La2TiO5混合相.在1 300℃和1 400℃预烧后.获得了六方类钙钛矿CaLa4Ti4O15单相.CaLa4Ti4O15粉末预烧后可饶结成高致密陶瓷(相对密度约97%),同时具有高机械品质因数与谐振频率的乘积(Q×f)值和近零谐振频率温度系数(Tf).1 550℃烧结的CaLa4Ti4O15陶瓷具有优异的微波介电性能:相对介电常数εr=45.1,Q×f=46087GHz,tf=-14.1 × 10-6/℃(预烧温度1 200℃);εr=-45.9,Q×f=48871GHz,tf=-14.4 ×10-6/℃(预烧温度1 300℃).     

钨酸盐类陶瓷微波介电性能

研究了钨酸盐AWO4(A=Ca,Sr,Ba,Zn,Mg)系列陶瓷材料的微结构、烧结性能以及微波介电性能.AWO4具有黑钨矿和白钨矿两种结构.无论白钨矿还是黑钨矿,其相对介电常数εr和介电品质因素Q×f值都随着阳离子A2 半径的增大而减小,谐振频率温度系数τf绝对值增大.白钨矿结构的CaWO4具有较好的微波性能εr=10.0,Q×f=50.842 THz,τf=-50× 10-6/℃.     

Preparation of ultra-low temperature sintering ceramics with ultralow dielectric loss in Na2O–WO3 binary system

A series of new microwave dielectric ceramics with ultralow dielectric loss in Na₂O–WO₃ binary system were prepared by the modified solid-state reaction method at ultra-low sintering temperatures. Three stable phases, namely Na₂WO₄, Na₂W₂O₇ and Na₂W₄O₁₃, were formed in the system. Their stability in the air, phase composition, compatibility with metal electrodes, microstructures, and microwave dielectric properties were investigated. In this binary system, the cubic structure Na₂WO₄ ceramic sintered at 565°C exhibited the best microwave dielectric properties with a permittivity of 5.6, a Q × f value of 124 200 GHz and a temperature coefficient of −63 ppm/°C at a frequency of 13.1 GHz. The Na₂WO₄ ceramic is chemically compatible with Ag and Al electrodes. Besides, the Na₂WO₄ ceramic has favorable stability in the air. Due to the excellent dielectric properties and favorable stability in the air, the Na₂WO₄ ceramic is a great candidate for LTCC devices.