微波介质陶瓷的低频介电特性

通过对一系列BLT系陶瓷材料的低频（103～107Hz）介电频谱和介电温谱的测试和分析,不仅为在低频下测试介电常数ε和介电常数的温度系数。来估计其微波性能提供理论依据,也为检验微波介质陶瓷工艺完善性提供一种方法．     

湿土微波介电性质的实验研究

本文通过实验分析表明,在微波波段为分米波和厘米波时,湿土的微波介电常数随容积和湿度变化而出现一个临界变化,在毫米波段这个临界变化消失。束缚水和游离水有着各自的微波介电豫驰。根据土壤颗粒、空气、束缚水和游离水四成分的土壤模型,本文建立了一种半径验直线式介电模型,为在微波频率范围内有效计算湿土微波介电常数提供了便利的方法。     

非德拜型介电弛豫

钛酸锶钡的超低频介电谱在复介电常数平面上给出一段圆弧 ,满足非德拜型弛豫的经验公式。但当频率高于 5Hz时 ,复介电常数的实验点显著偏离圆弧 ,组成一段直线。表明慢极化效应对低频至射频的介电测量有不容忽视的影响     

微波频率下木材介电常数和损耗的测量

<正> 木材介电性质的研究,不仅对木材的工业加工、人造板生产有现实意义,还有助于研究木材的分子结构、各向异性,为更合理、充分地使用木材提供理论根据。 音频下木材的介电性质很早就有研究,射频下木材介电性质的研究,国内外在五、六十年代也开展过。但在超高频微波领域,材料介电性质的研究尚存在各种困难,尤其木材在此频率下介电性质的研究国内还未开展。作者就常温下,对平衡含水率时的杉木介电常数和损耗(tgδ)作了初步测试。其测量方法和数据仅供参考,以期我们的试探能引起有关部门和单位对木材在微波频率下介电性质的更深入的研究。 介质材料的复数介电系数     

Ni_2O_3掺杂对SnO_2-Zn_2SnO_4复合陶瓷电学性质的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Ni_2O_3掺杂的SnO_2-Zn_2SnO_4复合陶瓷,并测试了样品的压敏性质和介电频谱。压敏性质测试结果表明:随着Ni_2O_3掺杂量的增加,样品的非线性系数先减小后增大,压敏电压先升高后降低。当掺杂0.45%mol Ni_2O_3时,样品的非线性系数最小值为3.8,压敏电压最高值为63 V/mm。介电频谱显示:随着测试频率的增加,所有样品的相对介电常数εr均明显降低。低频下,样品的相对介电常数随着Ni_2O_3掺杂量的增加先减小再增大。当不掺杂Ni_2O_3,测试频率为40 Hz时,样品的相对介电常数达7 000左右,而其介电损耗却为最低值。Ni_2O_3掺杂引起SnO_2-Zn_2SnO_4复合陶瓷微观结构改变,从而使其压敏性质和介电性质改变。     

混合介质低频介电增强效应的等效电容模型

针对油气开采时岩石等混合介质在低频段出现的介电增强现象影响测井数据准确性的问题,提出一种混合介质低频介电增强效应的等效电容(CMEC)模型。首先根据储油层岩石电参数特性建立层状含膜介质模型,并将其等效为集总电路形式进行介电谱分析;同时给出3层含膜介质的电势分布,由此分析膜层电导率及膜层厚度对介电增强特性的影响。分析结果表明:等效介电常数在低频段的增强是电容模型有效厚度在低频段减小引起的,而其增强幅度和薄膜参数之间存在着定量关系;由于CMEC模型计算含膜介质介电谱时引入的模型参数相对较少,运算量约为有限差分算法等数值模拟方法的10%。该模型可为油田地质结构的低频介电测量提供准确依据。     

Ba0.6Sr0.4TiO3/MgO/Mg2SiO4复相陶瓷的制备与介电可调性能

采用标准电子陶瓷工艺,制备了Ba0.6Sr0.4TiO3/MgO/Mg2SiO4复相陶瓷(MgO和Mg2SiO4按相同重量加入),研究了MgO和Mg2SiO4含量对复相陶瓷微观结构、介电性能及介电可调性的影响.结果表明,随着MgO和Mg2SiO4含量的增加,陶瓷的晶粒尺寸略有增大,低频(100 kHz)介电常数、介电损耗、介电可调度和介电常数温度系数降低.随着偏置电场的增强,介电常数降低,介电损耗变化不大(均在10-3量级).当MgO和Mg2SiO4的百分含量均为30%时,获得了室温介电常数为101.6、介电损耗为0.0017及1.79 kV/mm偏置电场下介电可调度为12.19%、介电常数温度系数为0.009℃-1的介电性能.     

3a0．6Sr0．4TiO3／MgO／Mg2SiO4复相陶瓷的制备与介电可调性能

采用标准电子陶瓷工艺，制备了Ba0．6Sr0．4TiO3／MgO／Mg2SiO4复相陶瓷（MgO和Mg2SiO4按相同重量加入），研究了MgO和Mg2SiO4含量对复相陶瓷微观结构、介电性能及介电可调性的影响．结果表明，随着MgO和Mg2SiO4含量的增加，陶瓷的晶粒尺寸略有增大，低频（100kHz）介电常数、介电损耗、介电可调度和介电常数温度系数降低．随着偏置电场的增强，介电常数降低，介电损耗变化不大（均在10^-3量级）．当MaO和Mg2SiO4的百分含量均为30％时，获得了室温介电常数为101．6、介电损耗为0．0017及1．79kV／mm偏置电场下介电可调度为12．19％、介电常数温度系数为0．009℃^-1的介电性能。     

基于多路开口同轴探头的介电常数测试系统开发

本文提出并开发了一种基于多路开口同轴探头的介电常数测试系统,利用射频多路开关实现多探头分时工作,获取多路反射系数并对其进行补偿,基于准静态模型反演得到介电常数,首次利用开口同轴探头法实现了介电常数的空间多点测量;然后通过测量已知介电常数的液体,对照液体介电常数理论值进行误差分析,验证了该系统的准确性;最后使用该系统对非均匀含水石英砂进行测量,获得了空间多点的介电常数分布,进一步结合介电混合定律反演得到了空间多点石英砂中水体积分数。结果显示：该系统获得的介电常数反演值与理论值吻合度高,误差分析表明该系统精度优于现有主流的单探头商业测试系统,利用该测试系统可实现对非均匀介质介电常数空间多点分布的精确测量,且测量精度高、可靠性好,扩展了开口同轴探头法在非均匀介质测量中的适用范围,对非均匀介质的微波介电特性研究具有重要科学及工程意义。     

PZN基陶瓷超低频介电驰豫的研究

采用线变零起始电压法，对Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３基陶瓷样品在－１５０－１７６０℃温度范围内的超慢介电驰豫进行了详细测试；并结构普适型驰豫函数进行了实验数据的有效拟合，实现了介电常数从时域向频域的傅利叶转换，从而得到该样品的超低频（１０＾５－１０＾－１Ｈｚ）介电频谱、温谱。     

MOF-2的水相合成及其热稳定和介电性能研究

金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为超低介电层间介质(ILD)材料，在满足高端芯片等微电子器件的大规模集成化发展方面显现出巨大的应用潜力。本文在常温常压水相中制备结晶性良好的MOF-2晶体，采用Rietveld精修分析MOF-2晶体的晶胞参数；研究MOF-2晶体在受热脱水过程中结构的变化，发现分子结构发生重排生成[Zn(BDC)(DMF)]和[Zn(BDC)(H₂O)] 2种结构，100℃加热6 h后，这2种产物的物相占比分别为89%和11%;采用介电频谱研究其介电性能，发现水相制备的MOF-2介电常数随频率变化较大，高频时相对介电常数稳定在4～5(>1 MHz),中频、低频时表现出较大的介电响应，这主要是由水分子和DMF的协同作用产生，受热脱去部分溶剂分子后产物的相对介电常数不再随频率发生变化并保持在约3.39(0.1～1 MHz);MOF-2脱去所有溶剂分子后生成片状结构的[Zn(BDC)],相对介电常数为3.91(0.1～1 MHz)。基于介电弛豫理论分析，MOF-2的介电响应主要由低频的直流电导、中频时...     

铁电单晶Li_(0.025)Na_(0.975)NbO_3

研究了 Czochralski 方法生长的 Li_(0.025)Na_(0.975)NbO_3单晶的介电和铁电性能。X 射线衍射和铁电测量表明该晶体的点群为 mm2。电滞回线给出室温自发极化和矫顽场分别为 Ps=2.6×10~(-2)C/m~2和 Ec=1.5kV/mm。低频介电常数在(372±10)℃显示一个峰值,峰值温度相应于铁电—顺电相变温度。介电频谱表明该晶体在300MHz 附近呈现介电弛豫,而且在约2MHz 以下介电常数虚部随频率升高而下降。这可以归因于晶体缺陷造成的等效电偶极子和直流电导。     

PZN基陶瓷超低频介电弛豫的研究

采用线变零起始电压法，对Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３基陶瓷样品在－１５０～１６０℃温度范围内的超慢介电弛豫进行了详细测试；并结合普适型弛豫函数进行了实验数据的有效拟合，实现了介电常数从时域向频域的傅利叶转换，从而得到该样品的超低频（１０－５～１０－１Ｈｚ）介电频谱、温谱．观察到该样品的超低频介电温谱在居里温度点１１０℃附近存在扩散相变温区，并且在相变温区以下表现出明显的弛豫弥散现象、用热刺激电流（ＴＳＣ）得到样品的弛豫激活能Ｅ和本征驰豫时间τ０，并对其弛豫极化机制进行了讨论．     

掺杂对YNbO4介电常数的影响

铌酸钇（YNbO4）是一种潜在的微波介电陶瓷材料。文中研究了CaF2掺杂量对YNbO4陶瓷介电常数的影响。研究发现，烧结温度和CaR掺杂量过高或过低都不利于陶瓷介电常数的提高，只有在烧结温度和CaF2掺杂量适中时才可能得到较高的介电常数。     

相对湿度对沥青混合料介电特性的影响

为提升无损检测设备的检测精度,量化相对湿度对沥青混合料介电特性的影响,通过理论推导建立了基于相对湿度的沥青混合料介电模型,在4种频率、6种相对湿度条件下分别测试沥青混合料的介电常数来验证模型的准确性和可靠性.试验结果表明:频率是影响沥青混合料的介电常数的重要因素,在1 kHz～1 MHz频率范围内,沥青混合料的介电常数会随着频率的增大而减小,减小速率随相对湿度的增大而增大;相对湿度会对沥青混合料的介电常数造成影响,在50%～100%相对湿度范围内,沥青混合料的介电常数会随着相对湿度的增加而增大,减小速率随频率的增大而减小;基于相对湿度的沥青混合料介电模型具有较好的可靠性,多组试验结果的拟合优度均在0.95以上.该模型可用于量化相对湿度对沥青混合料介电特性的影响,提升无损检测设备的检测精度.     

微波测湿传感器固态源的选择

微波测湿是一种新的水分测量方法:水分子具有很强的极化特性和很大的介电常数,其介电常数值与电磁波频率的变化存在着规律性的关系,通过测量在一频率段内水的较高介电常数所引起的微波传播速度、波长等的变化参数,可间接但又准确地测出物质中水分的含量。本文主要从实验出发,根据不同频率微波通过被测样品后衰减的幅度不同,探讨对微波固态源的选择。     

开路型微波陶瓷介电参数测试的研究

介绍平行板开路型介质谐振器样品相对介电常数与介质损耗的测试技术,结合所用仪器的实验测量误差,分析在相关参量不确定度下介电参数的误差理论,通过实验可知:开路型方式对品质因数的测量较短路法尤为精确,为进一步批量快速测试提供保证.     

固体酸催化菜籽油酯交换反应与微波耦合特性

以甲醇和菜籽油为原料,在固体酸催化剂作用下催化制备生物柴油,考察了反应温度、醇油比、催化剂用量和微波频率对混合物料介电特性的影响,并分析了化学反应体系与微波的耦合能力.试验结果显示:单因素反应条件下,混合物料介电特性随反应时间呈下降趋势;反应温度升高和催化剂用量增大都会使混合物料的介电常数和损耗因素陡降至稳定值的时间点提前,而增加醇油摩尔比起到相反的作用;醇油摩尔比越大,混合物料的介电损耗角正切越大,反应体系与微波的耦合能力越强;微波频率为2 450 MHz时,物料与微波的耦合能力比915 MHz时强.     

梯度组分BST薄膜的制备及其电学性能的研究

采用射频磁控溅射方法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备上、下梯度组分BST薄膜,研究在相同条件下沉积的上、下梯度组分BST薄膜的微结构及电学性能.实验表明:下梯度组分BST薄膜在测试频率为200 kHz时,介电常数为343.75,介电损耗为0.025;在250 kV/cm偏置电场下,介电调谐率为45.86%,与上梯度组分BST薄膜相近;但是下梯度组分薄膜的优值因子远大于上梯度组分薄膜的优值因子(7.81),达到18.34,说明下梯度组分BST薄膜是比较理想的介电调谐材料,用于微波调谐器件是可行的.     

粒度对硼铁矿介电特性及微波加热特征的影响

采用谐振腔微扰法测定了不同粒度的硼铁矿在频率为2.45GHz和温度为20~800℃的介电特性,并测定其在微波场下的升温特征.结果表明:随着矿样粒度的减小,填充层空隙率降低,其介电特性增强,微波场中矿样的升温速率加快.当温度高于200℃时,矿样发生热分解产生大量微空隙而增大了空隙率,矿样的介电特性呈下降趋势,使得微波加热过程中矿样的升温速率降低.粒度对硼铁矿介电特性和升温特征的影响研究为微波在冶金领域中的应用及节约能耗提供理论依据.