《弱鐵電性BaAl2O4基陶瓷的介溫特性調控與抗還原性研究》是依託華中科技大學，由雷文擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：弱鐵電性BaAl2O4基陶瓷的介溫特性調控與抗還原性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：雷文
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高精度小容量賤金屬內電極多層陶瓷電容器在微波通訊領域倍受關注，但可供選擇的具有穩定介溫特性的低介抗還原性陶瓷材料極少。為此，本項目擬以弱鐵電性低介BaAl2O4基陶瓷為研究對象，研究離子電價平衡補償機制，通過改變化學計量比、[Zn0.5Si0.5]3+部分取代Al3+等措施降低燒結溫度，實現與Ni電極共燒。同時探索晶格結構與離子占位和有序度之間的關係，通過最佳化成分和工藝獲得穩定的晶格結構和優異的介電性能，從而實現良好的抗還原特性。再研究居里溫度的調控和居里峰的展寬機制，通過調控晶格結構參數降低居里溫度並展寬居里峰，使工作區內材料處於順電相(介電損耗小)狀態且具有穩定的介溫特性。本項目通過控制弱鐵電性材料的晶格結構參數來實現介溫特性自調節的方法打破了主要依靠高介電常數Ti基材料作為介溫特性調節劑的傳統，提高了抗還原性，最佳化了介電性能，為低介陶瓷材料實現高穩定的介溫特性提供了一條新途徑。
結題摘要
針對微波通訊領域對高精度、小容量、高穩定性賤金屬內電極多層陶瓷電容器(BME-MLCC)的迫切需求，本項目以弱鐵電性低介BaAl2O4基陶瓷為研究對象，採用[Zn0.5Si0.5]3+、[Zn0.5Ti0.5]3+和[Mg0.5Ti0.5]3+分別取代BaAl2O4材料中的B位Al3+離子，研究了材料燒結特性、晶格演變、介溫穩定性和抗還原性的變化規律。重點研究了居里溫度的調控和居里峰的展寬機制，通過調控晶格結構參數降低居里溫度並展寬居里峰，使工作區內材料處於順電相(介電損耗小)狀態且具有良好的介溫穩定性和抗還原特性。研究發現[Zn0.5Si0.5]3+、[Zn0.5Ti0.5]3+和[Mg0.5Ti0.5]3+部分取代Al3+均能將燒結緻密化溫度降低至1280°C以下，且介溫穩定性得到顯著最佳化，但其作用機制不同。[Zn0.5Si0.5]3+取代時存在非平均占位的擇優取代機制，使材料的介電異常峰出現類弛豫現象來改善介溫穩定性。而[Zn0.5Ti0.5]3+和[Mg0.5Ti0.5]3+取代時存在平均占位機制，通過取代使B位陽離子沿極軸方向的位移幅值∆z減小、介電異常峰向低溫方向移動，從而提高了材料的介溫穩定性。特別在[Mg0.5Ti0.5]3+取代時，可進一步降低氧四面體傾斜的恢復力，從而實現了超寬溫區(–100°C~700°C)內的優越介溫穩定性(−20ppm/°C ≤ τε ≤ +11ppm/°C)，晶格中電子釘扎缺陷偶極子大幅降低了材料介電損耗，最終製備出能與Ni共燒且介溫穩定性滿足C0G要求的BaAl(2-2x)(Mg0.5Ti0.5)2xO4基MLCC瓷料。本項目通過控制弱鐵電性材料的晶格結構參數來實現介溫穩定性自調節的方法，打破了主要依靠高介電常數Ti基材料作為介溫穩定性調節劑的傳統，提高了抗還原性，最佳化了介電性能，為低介陶瓷材料實現高穩定的介溫特性提供了一條新途徑。
