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Ba3(VO4)2基微波介质陶瓷的掺杂及其性能研究开题报告

 2020-06-03 09:06  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

近年来,移动通讯、卫星通信、军用雷达、全球卫星定位系统(gps)、蓝牙技术、无线局域网等现代通信技术得到了快速发展。这些通信装置中使用的微波电路一般由谐振器、滤波器、振荡器、衰减器、介质天线、微波集成电路基片等元件组成,微波介质陶瓷(mwdc)是其制备的关键基础材料。用微波介质陶瓷制作的元器件具有体积小、质量轻、性能稳定、价格便宜等优点。目前,微波介质陶瓷得到了广泛而深入的研究,其市场也迅速扩大,在现代通信工具的小型化、集成化、高可靠性等方面发挥着越来越重要的作用[1]。此类材料在性能上应满足以下要求:以便于器件的小型化;尽可能高的介电常数εr,;尽可能小的介电损耗tanδ或高的品质因子q值(q=1/tanδ,常用q#183;f来表示),以保证优良的选频特性;趋于零的谐振频率温度系数τf(τf=-α-τε/2,式中α和τε分别表示材料的热膨胀系数和介电常数温度系数),从而保证器件良好的温度稳定性。此外,还要求有低的成本。

微波介质陶瓷是指应用于微波频段(300mhz-3000ghz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。它不仅可以用作微波电路中的绝缘基片材料,也是制造微波介质滤波器和谐振器的关键材料[2]。关于介质谐振器的研究可以从rayleigh在1897年提出了介质波导管的概念开始,而在随后的1907年debye提出了球形介质谐振腔,但是这种早期的谐振器采用金属空腔做成,体积较大,实际应用很困难。直到1939年,richtmyer从理论上对于电介质材料用作微波电路谐振器的可能性作出了论证,但由于当时还未找到综合介电性能比较优异的材料,而且可用的材料的种类太少,其性能都不能满足实际应用的要求,因此大大阻碍了截至谐振器的发展[3]。1940年以来,雷达等空间探测技术的发展在军事上凸显出了重要的作用,微波介质材料的研发才重新受到重视。之后,一系列具有良好微博介电性能的微波介质陶瓷材料相继的被发现,同时满足了微波谐振器高性能、小型化及价格低的应用需要,使得微波介质陶瓷材料得到了迅速发展[4-6]

微波介质陶瓷具有损耗低,频率温度系数小,介电常数高等特点[7]。为了适应移动通讯与卫星通讯等方面的迅速发展,国际上对微波介质陶瓷的研究与开发应用愈来愈重视。目前对微波介质陶瓷的研究开发主要围绕如下几个大方向开展:①追求低损耗的极限,研究已有材料的低损耗化;②探索更高的介电常数(>100乃至>150)新体系;③频率捷变(电调)微波介质陶瓷[8]。而关于高介电常数微波介质陶瓷的研究,主要从以下几个方面展开:(1)现有高介电常数材料体系的协调改性;(2)更高介电常数(εrgt;110甚至更高)的微波介质陶瓷新体系探索;(3)非线性电介质的微波应用。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题研究的是Ba2(VO4)2基微波介质陶瓷的掺杂及其性能研究。重点分析了介电常数、品质因数、谐振频率温度系数对微波介质陶瓷性能的影响;并且通过选择适当的工艺方法,如掺杂、固相反应法等,实现陶瓷结构的致密、均匀,从而提高陶瓷体的性能。

到目前为止,已经熟悉了实验的前几项基本流程,如配方设计,称料,混合,预烧,研磨,加添加剂,造粒,压片,烧成等过程,用阿基米德法测定样品的体积密度与吸水率;用LCR数字电桥、阻抗仪、Agilent网络分析仪测试介电性能;用X-衍射仪(ARLX#8217;TRA)进行相分析;用扫描电子显微镜(JSM-5900)观察试样表相情况与晶体生长情况。

同时分析烧结温度、升温速率保温时间对复相材料性能的影响,并找出对其性能影响的规律。制定出合理的实验计划和实验步骤,在规定的时间里达到预期的目的。
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