Bi6B10O24基陶瓷材料的制备及性能开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着现代无线通讯、物联网、汽车电子和医疗电子等行业的快速发展,相应系统和器件正在向多功能、小型化、柔性、轻量、低成本和高频的方向发展,对介电材料的性能进一步提出新的要求,对性能优异的微波介电陶瓷材料的需求不断增加。低温共烧陶瓷技术可以实现高密度集成电路,以及无源器件和有源器件的混合集成,进而实现器件和系统的小型化和多功能化。低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic,ltcc)技术是于1982年由美国休斯公司开发的新型材料技术,最初主要应用于军事电子领域,其成本相对较高,近年来由于受到汽车电子和通讯等行业的推动,ltcc材料和工艺有了很大的改进,成本降低,逐渐向民用方向发展。

ltcc技术采用厚膜材料,根据共烧陶瓷设计的结构制造,利用低温共烧陶瓷为基础的多层结构设计将元件与电路集成,可有效减少整体器件体积。微波介质陶瓷是低温共烧陶瓷技术中的关键材料。大多数微波介质陶瓷的烧结温度都比较高,目前研究热点之一是700oc以下的超低温烧结陶瓷(ultcc)材料的开发,有利于降低能耗,防止易挥发组分的挥发以及同其他材料的反应。大多数高品质因数(q)的介电材料具有高的烧结温度,通常采用添加低熔点玻璃的方法来降低烧结温度,但往往会造成微波介电性能的恶化,以及机械强度的降低。常见的低熔点添加剂有teo2、bi2o3、b2o3、li2o、v2o5和moo3等。从材料科学角度设计和开发具有本征超低烧结温度的微波介质陶瓷材料,不仅成相简单,而且性能优良。超低温烧结陶瓷材料的研究主要集中在钼酸盐、碲酸盐、钒酸盐、钨酸盐、硼酸盐和玻璃陶瓷。关于硼酸盐超低烧陶瓷的研究很少,目前仅有5种陶瓷,分别是li3alb2o6、li3bo3、hbo2、bi6b10o24、bi4b2o9,其中hbo2溶于水。

本课题旨在研发适用于低温烧结的高性能微波介质陶瓷体系,即在低的烧结温度下,仍能实现致密化并获得高介电性能。通过制备bi6b10o24陶瓷粉体,烧结成陶瓷并探索合适的制备工艺,选择合适的烧结助剂,以同时满足降低烧结温度和致密化的要求。研究不同原料组成、工艺条件对陶瓷相组成、晶粒尺寸、显微结构、介电性能的影响。利用xrd、sem、介电等测试手段对所制备的bi6b10o24陶瓷进行表征,获得其对性能的影响规律。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:以bi2o3-b2o3体系为基础探究合适的bi6b10o24陶瓷粉体制备方法;选择合适的烧结助剂,以同时满足降低烧结温度和致密化的要求。

材料表征:对所制备的硼酸盐超低烧结陶瓷进行结构表征和介电性能测试。研究不同原料组成、工艺条件对陶瓷相组成、晶粒尺寸、显微结构、介电性能的影响。利用xrd、sem、介电等测试手段对所制备的bi6b10o24陶瓷进行表征,获得其对性能的影响规律。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,完成陶瓷材料的制备。

第8-11周:完成材料的表征及性能测试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]张高群, 汪宏. 超低温烧结微波介质陶瓷研究进展[j]. 硅酸盐学报,2017, 45(9): 1256-1264.

[2]chen x, zhang w, zalinska b, et al. low sintering temperature microwave dielectric ceramics and composites based on bi2o3-b2o3[j]. j am ceram soc, 2012, 95(10): 3207-3213.

[3]zhou, hf ,gong, jz , wang, n. a novel temperature stable microwave dielectric ceramic with low sintering temperature and high quality factor.[j]. ceramics international, 2016, 42(7): 8822-8825.

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