1. 研究目的与意义（文献综述）

微波通信（microwave communication），是波长在1毫米至1米之间的电磁波——微波使用的通信技术，对应的频率范围是300mhz~300ghz。现代通讯技术利用了微波频率范围宽、频率高、穿透性强等特点，可以进行大容量、高质量和远距离传输。微波介质陶瓷(mwdc)是应用于微波电路中完成对电磁波的传输、反射、吸收从而达到对微波的调制作用的电介质材料，是近二十多年来发展起来的一种新型的信息功能陶瓷材料。它以其优异的微波介电性能在微波电路系统中发挥着介质隔离、介质波导以及介质谐振等一系列电路功能，促成了微波电路的小型化、集成化和高品质化，是当前电介质材料研究的主流之一。

自1939年，richtmyer第一次提出“电介质谐振器” 的概念，并理论预测低损耗电介质能代替金属腔谐振器后，电介质材料的理论和实验研究开始广泛展开，到了80年代初，电介质谐振器进入商业化生产。具有高的品质因子,谐振频率温度系数接近于零的微波介质材料已逐渐成为国内外材料研究工作者关注的热点之一。近年来，对于mgo-tio₂体系（尤其是mgtio₃和mg₂tio₄），研究学者产生了比较大的关注，并取得了良好的进展。mgtio₃系列的微波介质陶瓷已经得到了较为广泛地实际应用，研究相对比较成熟，尤其是0.95mgtio₃-0.05catio₃（简称95mct）体系广泛应用于gps贴片天线。正钛酸镁mg₂tio₄与mgtio₃同属于一个系列，具有相似的微波介电性能，但对其研究相对来说却比较少。mg₂tio₄具有反尖晶石的晶体结构，具有高的品质因子和较低的介电常数(e_r≈14，q×f ≈ 150000ghz)，其原料价格低廉，来源丰富。但该体系微波介质陶瓷也存在很多缺点，烧结温度过高（1450℃），烧结范围相对较窄，晶粒易长大，同时其较大的负τ_f（-50ppm/℃）也影响了其实际应用。针对其较大的负τ_f，通常采用正频率温度系数的材料来与其复合，调节τ_f近零。对于(1 #8722; x)mg₂ (ti_0.95 sn_0.05 )o₄ –xcatio₃体系，cheng-liang huang等人通过改变x值有效地调节陶瓷的频率温度系数近零，当x=0.09时，即0.91mg₂（ti_0.95sn_0.05）o₄ -0.09catio₃具有优异的微波介电性能，e_r=18.01，q×f=92000ghz，τ_f=0ppm/℃。chen j y等人通过将尖晶石结构的mg₂(ti_0.95sn_0.05)o₄和钙钛矿结构的(ca_0.8sr_0.2)tio₃进行复合，得到频率温度系数近零的微波介质陶瓷。tseng c f等人采用传统固相反应法，将srtio₃与mg(zr_0.05ti_0.95)o₃进行复合，以补偿其较大的负频率温度系数，当srtio₃的复合量为8wt%时调节近零，微波介电性能为e_r=17.79，q×f=70900ghz，τ_f=-3.3ppm/℃。

对于烧结温度本身较高的微波介质陶瓷体系，降低烧结温度主要有以下方 法:(1)添加适量低软化点玻璃，进行液相烧结;(2)添加低熔点化合物作为烧结助剂;(3)复合添加烧结助剂;(4)采用粒径小，或活性高的原始材料。yao g g等人研究了lif添加剂对(mg_0.95zn_0.05)₂(ti_0.8sn_0.2)o₄陶瓷烧结性能和微波介电性能的影响。研究发现，少量的添加量能够有效的降低(mg_0.95zn_0.05)₂(ti_0.8sn_0.2)o₄陶瓷的烧结温度，当lif的添加量为3wt%时，陶瓷烧结温度从1325℃降低到1150℃。bhuyan r k等人为了降低mg₂tio₄的烧结温度，实验选用la₂o₃和v₂o₅作为助烧剂，当采用la₂o₃或v₂o₅作为烧结助剂时，在最佳加入量时mg₂tio₄陶瓷的烧结温度从1400℃分别降低至1300℃和1250℃。li b j等人通过采用b₂o₃作为烧结助剂来降低0.92(mg_0.95co_0.05)₂tio₄-0.08(ca_0.8sr_0.2)tio₃陶瓷的烧结温度，当采用0.5wt%b₂o₃的烧结助剂时，0.92(mg_0.95 co_0.05 )₂ tio₄ –0.08(ca_0.8 sr_0.2 )tio₃的烧结温度从1300℃降低到1200℃，此时陶瓷具有优异的微波介电性能，e_r=18.07，q×f=95000ghz，τ_f=-4.7ppm/℃。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容：

尖晶石结构的mg₂tio₄具有优异的微波介电性能，ε_r≈14，q·f ≈150000ghz，τ_f≈#8722;50ppm/#9702;c，但其较负频率温度系数，较高的烧结温度影响了它的实际应用。本实验主要采用固相合成法按照化学计量比0.92mg₂tio₄-0.08srtio₃制备微波介质陶瓷，在此基础上对其进行低温降烧的研究。确定合理的制备工艺，研究不同烧结助剂对陶瓷的降烧效果。采用xrd、sem、微波介电测试等测试方法研究材料烧结工艺、组分变化对复合体系相组成、微观结构和微波介电性能的影响,探讨结构与性能之间的关系。

2.2技术方案：

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，并进行总结和综述，对论文题目形成较系统的认识。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。完成开题报告，确定实验方法及技术路线。添置实验所需的材料、仪器和试剂，确定具体的实验方案和步骤；

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；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] li b j, chen j y, huang g s, et al. dielectric properties of b₂o₃-doped 0.92(mg_0.95co_0.05)₂tio₄-0.08(ca_0.8sr_0.2)tio₃ ceramics for microwave applications[j]. journal of alloys and compounds, 2010, 505(1): 291-296.

[2] yao g g, liu p. effects of lif addition on sintering behavior and microwave dielectric properties of (mg_0.95zn_0.05)₂(ti_0.8sn_0.2)o₄ ceramics[j]. ceramics international, 2012, 38(3): 2239-2242.

[3] tseng c f, lu s c. influence of srtio₃ modification on dielectric properties of mg(zr_0.05 ti_0.95)o₃ ceramics at microwave frequency[j]. materials science and engineering: b, 2013, 178(6): 358-362.