聚合物前驅(qū)體法合成CaTiO-,3-基微波介質(zhì)陶瓷的研究.pdf

1、本文以國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目"新型微波介質(zhì)陶瓷材料與元件的研制(項(xiàng)目編號(hào):2001AA-ZB3201)"和教育部科學(xué)技術(shù)研究重大項(xiàng)目"高ε<,r>微波介質(zhì)陶瓷材料及器件的研制(合同號(hào):重大0206)"為依托,在材料設(shè)計(jì)的指導(dǎo)下,以探索微波介質(zhì)陶瓷的三大參數(shù)ε<,r>、Qf和τ<,f>之間的內(nèi)在聯(lián)系以及研制高性能的CaTiO<,3>基微波介質(zhì)陶瓷為目標(biāo),采用XRD、DTA、TG、SEM、TEM和FTIR等分析測(cè)試技術(shù),從材料組成和制備

2、技術(shù)等方面對(duì)CaTiO<,3>基微波介質(zhì)陶瓷的性能進(jìn)行"剪裁"協(xié)調(diào),尤其是對(duì)用聚合物前驅(qū)體法合成CaTiO<,3>基微波介質(zhì)陶瓷進(jìn)行了研究.主要內(nèi)容有:用固相反應(yīng)法制備了CaTiO<,3>微波陶瓷.在1300℃燒結(jié)3 h,ε<,r>=170,Qf=4800GHz,τ<,f>=+810 ppm/℃.選用τ<,f>為負(fù)同時(shí)具有較高ε<,r>的微波介質(zhì)材料如Li<,1/2>Ln<,1/2>TiO<,3>與之復(fù)合是研制溫度穩(wěn)定的CaTiO<,3

3、>基高ε<,r>微波介質(zhì)陶瓷的有效途徑.而選用介電損耗低同時(shí)τ<,f>為負(fù)的材料如稀土鋁酸鹽LnAlO<,3>與之復(fù)合則是獲得CaTiO<,3>基低損耗微波介質(zhì)陶瓷的重要途徑之一.研究了Ln<'3+>取代對(duì)CaTiO<,3>微波介電性能的影響以及材料的τ<,f>值與容差因子t的關(guān)系.對(duì)于Ca<,1-x>La<,2x/3>TiO<,3>(x=0.1,0.4,0.5)材料,當(dāng)x=0.4時(shí),在1350℃燒結(jié)4 h可制備出ε<,r>=118,Q

4、f=10360 GHz,τ<,f>=+295 ppm/℃的微波陶瓷;對(duì)于Ca<,1-x>Nd<,2x/3>TiO<,3>材料,當(dāng)x=0.39時(shí),在1350℃燒結(jié)4 h可制備出ε<,r>達(dá)109,Qf超過8500 GHz的微波陶瓷.Ca<,1-x>La<,2x/3>TiO<,3>陶瓷的τ<,f>值隨著x的增大而下降.這可以用容差因子t的變化來分析.隨著t的減小,鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈦-氧八面體發(fā)生傾斜,從而τ<,ε>上升,τ<,f>下降.而t隨著

5、x的增加而減小,所以τ<,f>值隨著x的增加而減小.用固相反應(yīng)法研究了(1-y)Ca<,1-x>Ln<,2x/3>TiO<,3>-yLi<,1/2>Nd<,1/2>TiO<,3>(Ln=La,Nd,Sm)復(fù)合系列的微波介電性能.當(dāng)Ln=Sm,y=0.3,預(yù)燒溫度為1050℃,在1300℃燒結(jié)3 h制備的微波陶瓷,ε<,r>=92,Qf=5060 GHz,τ<,f>=7.5 ppm/℃.與Ln=La,Nd的材料系列比較,此系列材料的綜合微