【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微波電子陶瓷材料，尤其涉及一種基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料及其制備方法。
技術介紹
1、隨著新一代無線通訊網絡技術的革新，對微波元器件小型化和高穩定性提出了更高的要求。由于低延遲(時間延遲)、大帶寬和5g技術的高速數據傳輸等主要特點，具有低介電常數(εr)、高品質因數(q×f)的新型微波介質材料有待進一步探索。更重要的是，接近零的諧振頻率溫度系數(τf)對于確保設備的運行穩定性至關重要。硅酸鹽以其高q×f值和低εr值而聞名。而大多數硅酸鹽由于結構問題導致它們的τf值比較差，在很大程度上限制了硅酸鹽在實際中的應用。以橄欖石結構的mg2sio4為例，mg2sio4的q×f值可高達240000ghz，而其較差的τf值(-67ppm/℃)使其在實際應用中受到了很大限制。因此，如何改善硅酸鹽的τf值是一個亟待解決的問題。
2、在2004年，yeh等提出了高熵合金的概念，高熵合金與傳統的合金相比具有許多新的優點。隨著高熵合金技術的日趨成熟，高熵這一概念逐漸被應用于其他領域，如高熵陶瓷。2015年，rost等制備了高熵巖鹽型氧化物陶瓷，成功將高熵應用于陶瓷領域，高熵化對陶瓷各個方面的性能都有不錯的改善。因此，如何利用高熵化來改善硅酸鹽的τf值值得人們去探究。
3、對于橄欖石結構的材料而言，其τf值通常會受到結構中存在的氧八面體的影響。近年來，越來越多的研究采用高熵化來調控氧八面體畸變從而改善τf值。例如，liu等制備了橄欖石結構的高熵硅酸鹽(mg0.2ni0.2zn0.2co
技術實現思路
1、本專利技術的目的之一，就在于提供一種基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料，以解決上述問題。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是這樣的：一種基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料，所述材料的化學組成為：li(yb0.2ho0.2tm0.2in0.2y0.2)sio4，制備時的燒結溫度為1060～1140℃。
3、作為優選的技術方案，制備時的燒結溫度為1060～1100℃。
4、本專利技術通過調控氧八面體畸變來改善其τf值，氧八面體畸變越小，τf值越接近于零。
5、本專利技術的目的之二，在于提供一種上述的基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料的制備方法，包括下述步驟：
6、(1)以yb2o3、ho2o3、tm2o3、in2o3、y2o3以及li2co3為原料，根據li(yb0.2ho0.2tm0.2in0.2y0.2)sio4的化學計量比進行稱料，然后將所稱量原料混合后進行一次球磨，烘料，得到烘干料；
7、(2)將步驟(1)中所得烘干料放入氧化鋁坩堝中壓實，按照3～6℃/min的升溫速率升至1000℃，然后保溫2～6h，隨后隨爐冷卻至室溫，獲得li(yb0.2ho0.2tm0.2in0.2y0.2)sio4預燒料；
8、(3)將步驟(2)所得li(yb0.2ho0.2tm0.2in0.2y0.2)sio4預燒料放入球磨罐中，進行二次球磨混合，得到料漿；
9、(4)將步驟(3)所得料漿烘干至恒重，然后進行造粒，壓制成樣品；
10、(5)將步驟(4)所得樣品置于高溫燒結爐中，按3～6℃/min的升溫速率升至400～600℃并保溫2～6h，最后隨爐冷卻至室溫，得到排膠后的生坯樣品；
11、(6)將步驟(5)所得生坯樣品置于高溫燒結爐中，按3～6℃/min的升溫速率升至1060～1140℃，并保溫2～6h，最后隨爐冷卻至室溫，得到諧振頻率溫度系數近零的高熵硅酸鹽微波介電材料。
12、作為優選的技術方案，步驟(1)和步驟(3)中，均以氧化鋯球作為磨球，以去離子水作為球磨介質。
13、作為優選的技術方案，步驟(4)中，造粒時加入20wt％的pva溶液作為粘結劑。
14、作為優選的技術方案，步驟(4)中，壓制時的壓力為20mpa，且壓制成的圓柱樣品尺寸為：直徑12mm×厚度4～6mm。
15、本專利技術的微波介電材料的主要的物相成分為litmsio4和liy9(sio4)6o2，通過固相反應法獲得具有近零τf值的高熵硅酸鹽微波介質陶瓷。本專利技術展示的微波介電材料，具有近零的τf值(-1.28ppm/℃)。
16、與現有技術相比，本專利技術的優點在于：本專利技術在lihosio4(τf＝+23.3ppm/℃)的基礎上進行改善，通過高熵的策略來調控氧八面體畸變使整個系統具有近零的τf值，并且對其它的微波介電性能以及燒結溫度并未造成明顯的惡化，本專利技術所提供的近零τf的微波介電材料：li(yb0.2ho0.2tm0.2in0.2y0.2)sio4，其燒結溫度為1060～1140℃，τf＝-1.28ppm/℃，εr＝9.1～9.8，q×f＝15?700～20?100ghz；近零的τf值能夠提高制成的微波元器件的穩定性，可廣泛應用于新一代無線移動通信及微波通信中。
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1.一種基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料，其特征在于，所述材料的化學組成為：
2.根據權利要求1所述的基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料，其特征在于，制備時的燒結溫度為1060～1100℃。
3.權利要求1或2所述的基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)和步驟(3)中，均以氧化鋯球作為磨球，以去離子水作為球磨介質。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，造粒時加入20wt％的PVA溶液作為粘結劑。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，壓制時的壓力為20MPa，且壓制成的圓柱樣品尺寸為：直徑12mm×厚度4～6mm。
【技術特征摘要】
1.一種基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料，其特征在于，所述材料的化學組成為：
2.根據權利要求1所述的基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料，其特征在于，制備時的燒結溫度為1060～1100℃。
3.權利要求1或2所述的基于氧八面體畸變調控實現溫度穩定性的高熵硅酸鹽微波介電材料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：
【專利技術屬性】
技術研發人員：賴元明，張林僑，向平文，劉楓，
申請(專利權)人：成都理工大學，
類型：發明
國別省市：
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