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ELSEVIER |
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电可调复合微波陶瓷材料性能调控研究 |
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最近，同济大学功能材料研究所翟继卫教授带领的课题组在电可调钛酸锶钡基复合微波陶瓷材料性能调控方面取得新进展，成功制备出具有低介电常数、低介电损耗和合适介电可调率的钛酸锶钡（Ba1-xSrxTiO3）基复合微波陶瓷材料。他们借助于谱学方法（Raman和Infrared光谱）对其晶体结构、极性声子模参数、本征介电性能三者之间的关系进行了探讨。该工作对理解晶体的本征极化机制有重要意义，有助于认识晶体结构、极性声子模参数、本征介电性能三者之间的关系，从而更有效调控其介电性能。这一重要研究结果发表在国际著名材料期刊《材料学报》（Acta Materialia 57, 4491–4499 (2009)）上。通过Mn对其B位重掺杂以致形成Ba1-xSrxTiO3和微波介质Ba(Ti1-xMnx)O3复相陶瓷，获得了具有超低介电损耗的电可调微波介质材料，该项研究工作以快报的形式发表在Acta Materialia的姊妹刊Scripta Materialia 61, 764–767 (2009)上，并申请国家发明专利1项。另外，通过低介电常数微波介质Mg2TiO4与之复合，能有效地降低其介电常数，获得了低介电常数、低介电损耗和合适介电可调率的复合陶瓷材料体系。该研究工作已在Applied Physics Letters 91, 122908 (2007)上发表，并已获得授权国家发明专利4项。
具有高介电常数、低介电损耗、高介电可调特性以及其Curie温度可调的钙钛矿结构Ba1-xSrxTiO3铁电材料在作为微波可调器件方面（如移相器、滤波器、可变电容器以及延迟线等）得到日益广泛关注，尤其在作为微波移相器方面更是目前研究的热点。但具有高介电常数的BST陶瓷材料很难满足其与激励源内部阻抗匹配和高功率的器件应用要求，这大大限制了其在微波可调器件领域的应用。因此，制备具有低介电常数、高Q值、高介电可调特性的材料备受关注。为此，研究人员开展了对其离子掺杂或/和与之复合改性研究。通过低介电常数微波介质与之复合，能有效地降低其介电常数，但因为在高温烧结过程中存在一定的相互固溶反应，会一定程度地恶化其微波介电性能。而采用离子重掺杂以致形成Ba1-xSrxTiO3和微波介质复相陶瓷，能显著地优化其微波介电性能。这一研究结果在可调微波介质材料领域是首次报道，并为可调微波介质材料的性能优化和调控提出了新的思路。（来源：同济大学）
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