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Ag(Nb_(1-x)Ta_x)O_3基高频介质材料的合成方法与介电性能研究

曹丽凤  
【摘要】: 基于目前Ag(Nb 1-x Ta x )O3体系的研究动态,本论文分别采用固相法与液相法(溶胶-凝胶法)制备了Ag(Nb 1-x Ta x )O 3陶瓷,对Ag(Nb 1-x Ta x)O3体系进行了掺杂改性研究,研制出介电性能优良的陶瓷体系。并根据电介质理论、烧结理论及晶格振动等理论深入分析了影响体系介电性能的微观机制。 在固相法制备Ag(Nb 1-x Ta x )O 3体系方面,主要的研究工作如下: (1)成功合成了Ag(Nb1-xTax)O(3x=0.1~0.5)晶相,确定了制备Ag(Nb 1-x Ta x )O3体系的热处理工艺。系统研究了体系的微观结构与介电性能,探讨了体系因Ta含量不同,介电性能存在较大差异的本质原因,为体系介电性能的改性打下了一定的基础。 (2)通过对添加剂掺杂改性Ag(Nb 1-x Ta x )O3的研究,成功研制出超高介(ε1000)、低损耗的Ag(Nb 0.8 Ta 0.2 )O 3 -CaF2体系。并将Raman光谱测试技术引入该体系的研究中,建立了体系微观机制中晶格振动模式的振动特性与介电性能之间的联系,完善了Ag(Nb 1-x Ta x )O 3体系介电性能的改性理论。 (3)对单一氧化物、复合氧化物以及稀土元素掺杂改性Ag(Nb 1-x Ta x )O3基陶瓷体系进行了系统研究,探讨了不同组分氧化物对体系掺杂改性的微观机制,成功研制出介电性能优良的ANT82-4.5wt%Bi 2 O 3陶瓷体系。 在溶胶-凝胶法制备Ag(Nb 1-x Ta x )O 3体系方面,主要的研究工作如下: (1)在溶胶-凝胶法制备工艺中,目前大都采用强腐蚀性的氢氟酸或硝酸,将五氧化二铌、五氧化二钽转化为中间产物氟络合物,进而制备Ag-Nb-Ta溶胶,此方法对周围环境及人体健康造成了极大的危害。本论文提出了一种新的工艺路线,即改用安全型的碱金属盐,通过合成铌(钽)酸盐成功制得了该体系溶胶。 (2)目前,利用溶胶-凝胶法合成Ag(Nb 1-x Ta x )O3纳米粉体的研究少有报道,本文系统研究了工艺参数对溶胶稳定性及纳米粉体微观结构的影响,并制备出介电性能优良的Ag(Nb 1-x Ta x )O3陶瓷。溶胶-凝胶法实现了分子乃至原子尺度上的均匀混合,为进行材料组分、结构与性能设计奠定了基础。 (3)分别采用固相法与溶胶-凝胶法制备出Ag(Nb 0.6 Ta 0.4 )O3陶瓷,首次发现在两种不同方法制备的该陶瓷体系中,其介电常数温度特性存在截然不同的变化规律。对导致陶瓷体系这一不同变化规律的微观机制进行了探讨,建立了晶格畸变、界面张力等微观结构与介电特性之间的关系,为材料结构与性能的设计、合成研究奠定了理论与实验基础。


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