LNT微波介质材料粉体的制备、烧结及介电性能研究

• 作 者: 王霞
• 机 构: 华东理工大学
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 低温共烧陶瓷 微波介质材料 烧结温度 制粉工艺 介电性能

近年来，随着现代微波通讯技术的不断发展，低温共烧陶瓷(Low TemperatureCo-fired Ceramic，LTCC)材料已成为微波介质材料发展的主要方向之一。作为一种新型的LTCC材料，Li-Nb-Ti(LNT)系微波介电陶瓷材料具有固有烧结温度低、微波介电性能优良等特点。本论文选择该材料为对象，对其制粉工艺、烧结及介电性能开展系统研究。　　
首先，选用不同粒径和晶相的Nb2O5和TiO2原料以固相法制备Li2TiO3固溶体(“Li2TiO3 ss”)相LNT陶瓷粉体，并对其烧结性能和介电性能进行研究。结果表明：采用含较多α-Nb2O5相、颗粒细小且分布均匀的Nb2O5原料及900℃煅烧后TiO2制备的“Li2TiO3 ss”相LNT粉体烧结性能较好，且所得材料的介电损耗较低。添加适当的复合烧结助剂可进一步提高其烧结和介电性能：加入1.00％B2O3-1.00％ZnO-0.25％MgO后，在较低的温度825℃下烧结得到更大的烧结密度(3.601g/cm3)和优良的介电性能(εr=21,Q×f=31838GHz)。　　
其次，采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备LNT体系陶瓷粉体，并对其烧结性能及介电性能进行研究。结果表明：采用sol-gel法，可在700℃左右合成单相的“Li2TiO3 ss”相及“M相”LNT粉体，比普通固相法分别低150℃和300℃左右。且以sol-gel法得到的粉体制备“Li2TiO3 ss”相材料可在较低温度(825℃)达到较大的烧结密度3.456g/cm3。与固相法制备样品相比，该材料在同一频率下介电常数较小、介电损耗更低。　　
最后，提出了一种温和简单的Nb2O5活化工艺：以三乙醇胺，柠檬酸和过氧化氢为活化剂，通过简单的球磨使微米级Nb2O5原料大部分转变为铌有机复合物和小部分Nb2O5纳米粉体。采用活化后的Nb2O5为原料，在650℃的低温下制备出粒径约为150nm“Li2TiO3 ss”相LNT粉体。为了验证该方法活化的Nb2O5原料可以广泛应用于其它铌系惰性材料的低温合成中，以活化后的Nb2O5和LiOH·H2O为原料，在180℃的低温下成功利用水热法合成出LiNbO3纳米晶。