《金屬陶瓷的射頻負介電行為調控及機制研究》是依託中國海洋大學，由史志成擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：金屬陶瓷的射頻負介電行為調控及機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：史志成
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
雙負材料在電磁隱身、通訊和信息存儲等領域具有重要套用前景，是國內外研究的熱點。目前，雙負性質通常需要構造周期性結構單元陣列來實現。申請者近期研究發現，在鐵氧體陶瓷中添加呈隨機分布的金屬相，其中：金屬提供負介電，鐵氧體提供負磁導率，可以製備一種新型的不含有周期性結構單元的射頻金屬/鐵氧體雙負材料。本項目著眼於這類新型雙負材料的介電性能調控和負介電機理，擬開展以下研究：針對負介電調控，結合實驗探索和理論計算，探明金屬相種類、形貌、體積分數和分布等對負介電的影響規律；針對負介電機理，綜合運用逾滲理論、電子輸運理論和等效電路理論等建立電子輸運行為、電抗特性和負介電頻散特性之間的聯繫，進而揭示射頻負介電機理。經本項目研究，闡明金屬陶瓷成分和微結構對負介電的調控規律和機制，對製備介電性能可調控的雙負材料具有重要的借鑑意義；揭示金屬陶瓷射頻負介電機理，對豐富和完善雙負材料理論體系具有重要意義。
結題摘要
電磁雙負材料在電磁隱身、通訊和信息存儲等領域具有重要套用前景，本項目著眼於雙負材料的負介電性能調控和機理，主要研究內容包括：針對負介電調控，探索金屬相種類、形貌、體積分數及分布等對負介電的影響規律；針對負介電機理，綜合運用逾滲理論、電子輸運理論和等效電路理論等建立電子輸運行為、電抗特性和負介電頻散特性之間的聯繫。本項目通過調整銅/釔鐵石榴石複合材料中銅的含量實現了負介電常數在10MHz至1GHz頻段內的有效調控，並探討了法諾共振型介電頻散機理。此外，在銀/氧化鋁金屬陶瓷中發現了基於帶間電子轉移共振的負介電頻散現象並探討了其機理。為了進一步拓展負介電材料的套用領域，本項目創新性地將正介電材料和負介電材料結合到一起，設計出一種新型的正/負介電疊層高介電複合材料。研究表明，該雙層複合介質的介電常數可達400 @10 kHz，遠高於單層材料(~20 @10 kHz)。同時，損耗因子僅為0.06 @10kHz，與正介電層的損耗因子相當（~0.05 @10 kHz）。為了解決雙層複合材料介電擊穿強度較低的問題，通過構造三層結構正負介電疊層複合材料獲得了顯著高於雙層材料的擊穿強度，大大促進了其在電力電容器、天線介質基板以及電容觸控屏等電力電子器件中的套用。總之，本項目關於負介電金屬陶瓷性能調控規律及機制的研究將為電磁雙負材料的設計、製備和性能調控提供豐富的借鑑，有效地推動電磁雙負材料在電磁隱身、微波衰減、天線及電子電力系統中的套用。
