本發(fā)明涉及電子信息
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料及其制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：微波介質(zhì)材料作為一種新型電子材料，主要用于制作諧振器、濾波器、介質(zhì)天線、介質(zhì)導(dǎo)波回路等微波元器件。可用于移動通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達(dá)等方面。隨著微波通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，微波介質(zhì)材料的研究工作日益受到重視。應(yīng)用于微波電路的介質(zhì)陶瓷，必須滿足以下介電特征要求：（1）較高的相對介電常數(shù)εr，一般根據(jù)應(yīng)用頻率確定介質(zhì)陶瓷材料相對介電常數(shù)的大小。應(yīng)用頻率為0.8～4GHz（低端）時，εr＞50；4～8GHz（中端）時，30≤εr≤50；8～18GHz（中端）時，εr≤30；（2）高的品質(zhì)因數(shù)Q，以提高選頻特性，一般要求Q×f0≥5000GHz；（3）接近零的頻率溫度系數(shù)τf以保證器件有良好的溫度穩(wěn)定性，介質(zhì)諧振器件一般都是微波介質(zhì)陶瓷的某種振動模式的頻率作為其中心頻率的。如果τf大，則表明器件的中心頻率將會因溫度的變化而產(chǎn)生大的漂移，器件將無法高穩(wěn)定工作。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料及其制備方法及應(yīng)用，所制得的材料具有高介電常數(shù)，且介電常數(shù)和頻率溫度系數(shù)均在一定范圍內(nèi)可調(diào)，特別適合介質(zhì)天線使用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料，該材料的通式為Bax(Li0.5Sm0.5)yZrx+yO3(x+y)+zwt.%SrO，其中：0.75≤x≤0.85，0.15≤y≤0.25，z表示SrO以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)添加，且0.06≤z≤0.08。作為本發(fā)明進一步的方案：0.78≤x≤0.82，0.18≤y≤0.22，0.065≤z≤0.075。作為本發(fā)明進一步的方案：x=0.80，y=0.20，z=0.07。4作為本發(fā)明進一步的方案：該材料所采用的原料為分析純的BaCO3、Li2CO3、Sm2O3、ZrO2、SrO。所述的添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料的制備方法，包括以下步驟：（1）按照通式Bax(Li0.5Sm0.5)yZrx+yO3(x+y)+zwt.%SrO，其中：0.75≤x≤0.85，0.15≤y≤0.25，0.06≤z≤0.08，準(zhǔn)確稱取分析純的BaCO3、Li2CO3、Sm2O3、ZrO2、SrO，混合，以氧化鋯球為介質(zhì)，無水乙醇為溶劑，粉料：氧化鋯球：無水乙醇=1g：3～4g：1.2～1.5ml，濕法球磨16～20h，將得到的漿料烘干，過60目篩，得到混合粉料；（2）將混合粉料在空氣氣氛中1000～1050℃的溫度下預(yù)燒結(jié)3～5h；（3）將預(yù)燒結(jié)后的混合粉料加入無水乙醇作為介質(zhì)，再次濕法球磨16～20h，將得到的漿料烘干，過80目篩，得到再次球磨的混合粉料；（4）往再次球磨的混合粉料中添加其質(zhì)量的2～3%的質(zhì)量濃度為8%的聚乙烯醇溶液進行造粒，過40～60目篩，再在9～12MPa壓力下冷壓成型為直徑14～16mm×厚度6～8mm的圓片；（5）先將圓片從室溫以1℃/min的速度升溫至550℃保溫2h進行排膠，接著在氧氣氣氛中以3～5℃/min的速度升溫至1200～1300℃保溫3～5h進行燒結(jié)，隨爐冷卻得到成品。作為本發(fā)明進一步的方案：所述的步驟（1）中，粉料：氧化鋯球：無水乙醇=1g：3.5g：1.4ml。作為本發(fā)明進一步的方案：所述的步驟（2）中，預(yù)燒結(jié)溫度為1020℃。作為本發(fā)明進一步的方案：所述的步驟（4）中，聚乙烯醇溶液的添加量為2.6%。作為本發(fā)明進一步的方案：所述的步驟（5）中，在氧氣氣氛中以4℃/min的速度升溫至1250℃保溫4h。所述的添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料在制備介質(zhì)天線上的應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明材料的預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)溫度適中，只需要1200～1300℃就可以燒結(jié)致密化，在節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本的同時，還減少了對環(huán)境的污染；采用固相法燒結(jié)，生產(chǎn)工藝相對簡單，便于工業(yè)化批量大生產(chǎn)；介電常數(shù)εr為125.8～152.6，在一定范圍內(nèi)可調(diào)，Q×f0為3656～3820GHz，頻率溫度系數(shù)τf為-8.5～+53.8×10-6/℃，在一定范圍內(nèi)可調(diào)。由于本發(fā)明材料具有高介電常數(shù)，且介電常數(shù)和頻率溫度系數(shù)均在一定范圍內(nèi)可調(diào)，因此，特別適合介質(zhì)天線使用。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1本發(fā)明實施例中，一種添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料，其通式為Ba0.75(Li0.5Sm0.5)0.25ZrO3+0.06wt.%SrO。所述的添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料的制備方法，包括以下步驟：（1）按照通式準(zhǔn)確稱取分析純的BaCO3、Li2CO3、Sm2O3、ZrO2、SrO，混合，以氧化鋯球為介質(zhì)，無水乙醇為溶劑，粉料：氧化鋯球：無水乙醇=1g：3g：1.5ml，濕法球磨16h，將得到的漿料烘干，過60目篩，得到混合粉料；（2）將混合粉料在空氣氣氛中1000℃的溫度下預(yù)燒結(jié)5h；（3）將預(yù)燒結(jié)后的混合粉料加入無水乙醇作為介質(zhì)，再次濕法球磨16h，將得到的漿料烘干，過80目篩，得到再次球磨的混合粉料；（4）往再次球磨的混合粉料中添加其質(zhì)量的2%的質(zhì)量濃度為8%的聚乙烯醇溶液進行造粒，過60目篩，再在9MPa壓力下冷壓成型為直徑14～16mm×厚度6～8mm的圓片；（5）先將圓片從室溫以1℃/min的速度升溫至550℃保溫2h進行排膠，接著在氧氣氣氛中以5℃/min的速度升溫至1300℃保溫3h進行燒結(jié)，隨爐冷卻得到成品。實施例2本發(fā)明實施例中，一種添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料，其通式為Ba0.85(Li0.5Sm0.5)0.15ZrO3+0.08wt.%SrO。所述的添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料的制備方法，包括以下步驟：（1）按照通式準(zhǔn)確稱取分析純的BaCO3、Li2CO3、Sm2O3、ZrO2、SrO，混合，以氧化鋯球為介質(zhì)，無水乙醇為溶劑，粉料：氧化鋯球：無水乙醇=1g：4g：1.2ml，濕法球磨20h，將得到的漿料烘干，過60目篩，得到混合粉料；（2）將混合粉料在空氣氣氛中1050℃的溫度下預(yù)燒結(jié)3h；（3）將預(yù)燒結(jié)后的混合粉料加入無水乙醇作為介質(zhì)，再次濕法球磨20h，將得到的漿料烘干，過80目篩，得到再次球磨的混合粉料；（4）往再次球磨的混合粉料中添加其質(zhì)量的3%的質(zhì)量濃度為8%的聚乙烯醇溶液進行造粒，過40目篩，再在12MPa壓力下冷壓成型為直徑14～16mm×厚度6～8mm的圓片；（5）先將圓片從室溫以1℃/min的速度升溫至550℃保溫2h進行排膠，接著在氧氣氣氛中以3℃/min的速度升溫至1200℃保溫5h進行燒結(jié)，隨爐冷卻得到成品。實施例3本發(fā)明實施例中，一種添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料，其通式為Ba0.78(Li0.5Sm0.5)0.22ZrO3+0.065wt.%SrO。所述的添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料的制備方法與實施例1相同。實施例4本發(fā)明實施例中，一種添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料，其通式為Ba0.82(Li0.5Sm0.5)0.18ZrO3+0.075wt.%SrO。所述的添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料的制備方法與實施例2相同。實施例5本發(fā)明實施例中，一種添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料，其通式為Ba0.80(Li0.5Sm0.5)0.20ZrO3+0.07wt.%SrO。所述的添加氧化鍶的高介微波介質(zhì)材料的制備方法，包括以下步驟：（1）按照通式準(zhǔn)確稱取分析純的BaCO3、Li2CO3、Sm2O3、ZrO2、SrO，混合，以氧化鋯球為介質(zhì)，無水乙醇為溶劑，粉料：氧化鋯球：無水乙醇=1g：3.5g：1.4ml，濕法球磨18h，將得到的漿料烘干，過60目篩，得到混合粉料；（2）將混合粉料在空氣氣氛中1020℃的溫度下預(yù)燒結(jié)4h；（3）將預(yù)燒結(jié)后的混合粉料加入無水乙醇作為介質(zhì)，再次濕法球磨18h，將得到的漿料烘干，過80目篩，得到再次球磨的混合粉料；（4）往再次球磨的混合粉料中添加其質(zhì)量的2.6%的質(zhì)量濃度為8%的聚乙烯醇溶液進行造粒，過40目篩，再在10MPa壓力下冷壓成型為直徑14～16mm×厚度6～8mm的圓片；（5）先將圓片從室溫以1℃/min的速度升溫至550℃保溫2h進行排膠，接著在氧氣氣氛中以4℃/min的速度升溫至1250℃保溫4h進行燒結(jié)，隨爐冷卻得到成品。對比例1在實施例3的通式基礎(chǔ)上，以CaO取代SrO，即通式為Ba0.78(Li0.5Sm0.5)0.22ZrO3+0.065wt.%CaO，其制備方法與實施例3完全相同。對比例2在實施例3的通式基礎(chǔ)上，刪除SrO這一組分，即通式為Ba0.78(Li0.5Sm0.5)0.22ZrO3，其制備方法與實施例3完全相同。為了測量成品的介電性能，將成品在1200目金鋼砂紙上打磨，接著用超聲波輔助酒精中清洗，采用AilmentE5071B網(wǎng)絡(luò)分析儀，根據(jù)空腔法用微波頻率的橫向電場（TE011模）分析樣品的介電性能，測試頻率在3～4GHz。通過測量介質(zhì)諧振器的諧振頻率隨溫度的變化率得到成品的頻率溫度系數(shù)，測量的溫度范圍為-40℃～85℃。上述測得的結(jié)果如表1所示。表1各例的介電性能項目εrQ×f0（GHz）τf（×10-6/℃）實施例1125.83656-8.5實施例2132.43688-3.7實施例3138.33745-1.4實施例4144.53768+34.8實施例5152.63820+78.6對比例1129.23784-12.9對比例294.33022+53.8由表1可以看出：實施例1～5制得的材料的介電常數(shù)εr、Q×f0、頻率溫度系數(shù)τf均明顯優(yōu)于對比例1～2，實施例1～5制得的材料的介電常數(shù)εr為125.8～152.6，在一定范圍內(nèi)可調(diào)，Q×f0為3656～3820GHz，頻率溫度系數(shù)τf為-8.5～+53.8×10-6/℃，在一定范圍內(nèi)可調(diào)，特別適合介質(zhì)天線使用；在這5個實施例中，實施例3的材料性能最優(yōu)，介電常數(shù)εr為138.3，Q×f0為3745，頻率溫度系數(shù)τf為-1.4×10-6/℃。由于對比例1～2是在實施例3的通式基礎(chǔ)上做出的改動，從而可以得出結(jié)論：實施例3的優(yōu)異介電性能是在氧化鍶與Ba0.78(Li0.5Sm0.5)0.22ZrO3的共同作用下才具備的。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。當(dāng)前第1頁1 2 3