[发明专利]一种高介电常数低介电损耗钛酸锶陶瓷

说明书

本发明公开一种高介电常数、低介电损耗钛酸锶（SrTiO₃）陶瓷的制备方法，其主要技术方案是：首先以SrCO₃、TiO₂和Nb₂O₅为原料，按按化学式SrTi_(1‑1.25x)Nb_xO₃配比取料，经湿法球磨混合、干燥后得到干粉，将干粉置于电炉中在一定温度下煅烧适当时间后取出，再经湿法球磨、干燥、过筛后，即可得到细的钛酸锶陶瓷粉体；将粉体干压成型后，置于高温电炉中，于1420‑1480℃的条件下烧结2h得到所需的钛酸锶陶瓷。本发明所获得的钛酸锶陶瓷具有优良的介电性能，其中介电常数可维持在296‑303，与普通的钛酸锶陶瓷相当，而Q×f值最高时接近7000GHz，远高于普通钛酸锶陶瓷。本发明工艺简单，易于规模化生产，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种高介电常数低介电损耗钛酸锶（SrTiO₃）陶瓷，属于微波介质材料领域，可用于通讯、雷达、电子等领域。

背景技术

近年来，随着微波通讯技术发展越来越快，对微波介质材料提出越来越高的要求。一般而言，微波介质材料必须具有高的介电常数（ε_r）, 高的Q× f值和近零频率温度系数（τ_f）。钛酸锶陶瓷具有很高的介电常数ε_r（~300）和很大的正温度系数τ_f≈+1100ppm/℃，可与一些低介电常数、负温度系数的材料复合，获得性能优良的微波介质材料。如Huang等采用SrTiO₃与负频率温度系数（τ_f≈-42×10^-6/℃）的Nd(Zn_1/2Ti_1/2)O₃复合，得到介电常数为54.2，Q×f值为84,000GHz，温度系数τ_f≈0×10^-6/℃的(1−x)Nd(Zn_1/2Ti_1/2)O₃–xSrTiO₃复合陶瓷（x=0.52时）；Wang等发现在xSrTiO₃– (1-x)Ca(Mg_1/3Nb_2/3)O₃体系中，当x=0.3时的复合陶瓷的介电常数(ε_r)为46，Q×f值为29,300GHz，τ_f ≈-2×10^-6/℃； GONG等也曾报道当x=0.02时，(1-x)MgSn_0.05Ti_0.95O₃-xSrTiO₃复合陶瓷材料有非常优良的介电性能（ε_r=19.32，Q×f值为193.527 THz，τ_f =2×10^-6/℃）。不过，由于钛酸锶陶瓷介电损耗较大，Q × f值不高（~1000GHz），对其与其它材料复合后的介电损耗的进一步降低可有产生不利影响。因此降低钛酸锶陶瓷的介电损耗、提高其自身Q × f值很有必要。对钛酸锶陶瓷进行适当的掺杂是一种提高其Q × f值的常见方法，但掺杂物质或掺杂方式选择不当时，往往会导致介电常数下降，这同样不利于钛酸锶陶瓷的应用。因此，如何在介电常数不明显下降基础上提高钛酸锶陶瓷的Q × f值，是一项紧迫且有重大意义的课题。