1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
{title}文 献 综 述1.1前言时至今日，随着物联网、互联网 、5G通信和多通道通信技术的发展，通信频率越来越高[1-2]。
频率越高，涉及的通讯频段越多，因而能实现更高的传输速率。
通信技术需要更快的传输速度和更高的信号质量，从而迫切需要开发出新型微波介电材料[3]。
由一系列低损耗微波介质陶瓷材料制成的滤波器、介质天线等元器件应运而生，它们依靠着低成本、高传输效率、抗温飘性能好等优势在新时代通讯领域大放异彩[5]。
1.2微波介质陶瓷简介1.2.1微波介质陶瓷的发展历史自上世纪末，微波介质陶瓷被发现以来逐渐被人们熟知，它是指作为介质材料应用于微波频段（300 MHz ~ 300 GHz）电路中完成一种或多种功能的陶瓷材料[6-8]。
近年来，由于其具有低微波损耗、系列化介电常数以及较小的频率温度系数而被广泛应用于无线通讯领域，已然成为功能陶瓷领域的研究热点之一。
1939年R. D. Richtmyer尝试使用微波介质材料替代当时传统的金属腔谐振器，但由于当时的技术手段落后，这种材料一直没有被开发出来[9]。
直到20年后，微波移动通信技术得到了突破性的进展[10-12]，这加速推动着相关材料的发展进程。
微波介质陶瓷迅速发展，凭借着高品质因数、介电常数以及较小的谐振频率温度系数诸多优势取代了质量大、价格昂贵的传统金属腔谐振器。
如今，微波介质陶瓷材料已成为制造滤波器、双工器等微波元器件必不可少的材料之一[13-14]。
1.2.2微波介质陶瓷的性能参数微波介质陶瓷材料的三个主要性能指标分别是[15]：相对介电常数（εr），品质因数（Q）和谐振频率温度系数（τf）。
在实际运用中，通常根据应用频段确定满足需求的介电常数，并保证较高的Q值和近零的τf值，这也是微波介质陶瓷研究的一个重要方向。
（1）介电常数（εr）电介质是指电阻率超过10 Ωcm的物质，这类物质在外电场的作用下内部原本位置固定的电荷产生局部偏移，导致电荷中心出现偏移，从而使得该物质产生一定的电性，此过程称为极化[16]。
用来综合反应电介质对外界电场响应能力的物理量即为介电常数，电介质在电场作用下的极化能力越强，其介电常数εr值越大。
对于微波介质陶瓷材料而言，它们的介电常数主要是由电子位移极化和离子位移极化决定，而电子位移极化所产生的εe对εr贡献很小，可忽略不计。
综上所述，微波频段下的介质材料的极化方式主要为离子位移极化。
（2）品质因素（Qf）由于电磁场与声子之间会产生相互作用，部分电场能量将转化为热能，此时材料产生介质损耗，Qf值下降，进而信号的传输质量[17]。
对于介质谐振器来说，这种损耗主要受三个因素影响，分别为：介质损耗、辐射损耗以及电导损耗。
在这三种损耗中，由于微波介质陶瓷属于绝缘体，几乎不导电，所以电导损耗可以忽略。
而辐射损耗可以通过采用闭腔测试得以消除。
由此可见，对于微波介质陶瓷来说，为了减少损耗，应尽可能地采用高纯度原料，并尽力减少在制备过程中杂质、缺陷的产生，且让陶瓷晶粒均匀分布。
（3）谐振频率温度系数（τf）在实际应用过程中，由陶瓷制成的微波元器件会因为工作时自身发热以及所处环境的温差较大，从而使得材料的谐振频率产生一定的偏移，而谐振频率温度系数（τf）就是用来表示介质材料的谐振频率随温度变化的具体数值。
大部分介电陶瓷的线膨胀系数αL相似，因此τ值的大小由材料的介电常数温度系数τε决定。
Bosman等人[18]结合介电常数温度系数τε 表达式提出，对于介电常数较大的介质材料，其τ值一般为正值，而对于介电常数较小材料的τ值往往为负值。
然而很多介质陶瓷材料的τ值与介电常数并没有此变化规律，这说明影响τ值的因素还有很多，陶瓷中的相组成、杂质、缺陷等都会影响τ值。
一般来说，大部分体系中低介电常数的微波介质陶瓷材料具有较高的Qf值，并且大部分体系τf值为负的。
而高介电常数的微波陶瓷介质材料具有较低的Qf值，并且大部分体系τf值为正的。
微波介质陶瓷的εr值、Qf值和τf值这三个性能指标是相互制约的，研究过程中很难同时优化这三者。
所以要实现三者之间的平衡，是微波介电陶瓷研究中极具挑战的一个难题。
1.3微波介质陶瓷的改性方法常见的改进微波介电性能的方法有以下几种：添加烧结助剂、形成固溶体、非化学计量比和形成复相陶瓷材料。
（1）添加烧结助剂添加合适的烧结助剂可以促进陶瓷烧结致密，进而改善陶瓷的微波介电性能。
Sebastian[19]等人在对Ba(Mg1/3Ta2/3)O3,、Ba(Zn1/3Ta2/3)O3和Ba(Zn1/3Nb2/3)O3进行改性时发现，添加少量低损耗玻璃（<2 wt%）可以降低烧结温度，提升烧结致密度，进而提高了陶瓷的微波介电性能。
除此之外，玻璃具有较低的介电常数和负的温度系数，添加玻璃会降低材料的介电常数并调节材料的温度系数[20-22]。
="" （2）形成固溶体="" 如果两种谐振频率温度系数正负相反的材料具有相似的晶体结构，可以通过形成固溶体来调节它们的谐振频率温度系数，固溶体的谐振频率温度系数介于两种材料间[23]。
如果两种谐振频率温度系数正负相反的材料具有不同的晶体结构，那么通过离子取代形成固溶体时易导致相变，从而导致材料介电性能的突然变化。
离子半径、离子电荷和晶体结构的兼容性是形成固溶体的必要条件。
因此，形成固溶体是常见的调节材料微波介电性能的方式。
="" （3）非化学计量比="" 在部分体系中，调节非化学计量比可以有效改善陶瓷的微波介电性能。
desu="" 和obryan提出了b位离子非化学计量与ba(zn1/3ta2/3)o3陶瓷微波介电性能的关系。
研究表明减少一定量的zno引起了结构畸变，反而提升了b位1:2="" 有序度，从而降低了ba(zn1/3ta2/3)o3陶瓷的介电损耗[24]。
="" （4）复相陶瓷="" 当两种或者两种以上微波介质陶瓷复合时，材料的微波介电性能遵循微波介质陶瓷的混合物法则[25]。
根据谐振频率温度系数复合法则，要使得复相陶瓷材料的τf值近零，则各相陶瓷的τf值要有正有负。
根据混合物法则，陶瓷的品质因数会在很大程度上受到第二相的影响。
这使得在选择复合相时τf值要相反，同时，材料的品质因数也应该尽可能地高。
="" 参考文献="" [1]="" 吴红忠,="" 纪士东.="" 微波介质材料的进展[j].="" 火花塞与特种陶瓷,="" 1997="" (2):="" 13-17.="" [2]="" 赵翀.="" td-lte="" 与="" td-scdma="" 共存组网研究[d].="" 西安电子科技大学,="" 2013.="" [3]="" richtmyer="" r="" d.="" dielectric="" resonators[j].="" journal="" of="" applied="" physics,="" 1939,="" 10(6):="" 391-398.="" [4]="" 夏磊.="" 高性能小型化微波滤波器与多工器的研究[d].="" 西安电子科技大学,="" 2019.="" [5]="" tan="" z,="" song="" k,="" bafrooei="" h="" b,="" et="" al.="" the="" effects="" of="" tio2="" addition="" on="" microwave="" dielectric="" properties="" of="" y3mgal3sio12="" ceramic="" for="" 5g="" application[j].="" ceramics="" international,="" 2020.="" [6]="" palmer="" e="" g,="" newton="" c="" m.="" 3-d="" packaging="" using="" low-temperature="" cofired="" ceramic(ltcc)[j].="" international="" journal="" of="" microcircuits="" and="" electronic="" packaging,="" 1993,="" 16(4):="" 279-284.="" [7]="" choy="" j="" h,="" han="" y="" s,="" hwang="" s="" h,="" et="" al.="" citrate="" route="" to="" sn-doped="" bati4o9="" with="" microwave="" dielectric="" properties[j].="" journal="" of="" the="" american="" ceramic="" society,="" 1998,="" 81(12):="" 3197-3204.="" [8]="" wakino="" k,="" nishikawa="" t,="" ishikawa="" y,="" et="" al.="" dielectric="" resonator="" materials="" and="" their="" applications="" for="" mobile="" communication="" systems[j].="" british="" ceramic.="" transactions="" and="" journal,="" 1990,="" 89(2):="" 39-43.="" [9]="" wakino="" k.="" recent="" development="" of="" dielectric="" resonator="" materials="" and="" filters="" in="" japan[j].="" ferroelectrics,="" 1989,="" 91(1):="" 69-86.="" [10]="" 李标荣,="" 王筱珍.="" 无机电介质[m].="" 华中理工大学出版社,="" 1995.="" [11]="" 陶煜,="" 微波mlcc用镁锌钛基瓷料的研究[d].="" 电子科技大学,="" 2017.="" [12]="" 方亮,="" 杨卫明,="" 鄢俊兵,="" 等.="" 微波介质陶瓷的研究现状与发展趋势[j].="" 武汉理工大学学报,="" 2002,="" (02):="" 12-15.="" [13]="" freer="" r,="" azough="" f.="" microstructural="" engineering="" of="" microwave="" dielectric="" ceramics[j].="" j.="" eur.="" ceram.="" soc.,="" 2008,="" 28(7):="" 1433-1441.="" [14]="" richtmyer="" r="" d.="" dielectric="" resonator[j].="" j.="" appl.="" phys.,="" 1939,="" 10(6):="" 391-398.="" [15]="" okaya="" a="" k,="" barash="" l="" f.="" the="" dielectric="" microwave="" resonator[j].="" p.="" ire,="" 1962,="" 50(10):="" 2081-2092.="" [16]="" cohn="" s="" b.="" microwave="" filters="" containing="" high-q="" dielectric="" resonators[c].="" g-mtt="" symposium="" digest,="" 1965.="" [17]="" cohn="" s="" b.="" microwave="" bandpass="" filters="" containing="" high-q="" dielectric="" resonators[j].="" ieee.="" t.="" microw.="" theory.="" 1968,="" 16(4):="" 218-227.="" [18]="" hakki="" b="" w,="" coleman="" p="" d.="" a="" dielectric="" resonator="" method="" of="" measuring="" inductive="" capacities="" in="" the="" millimeter="" range[j].="" ire="" transactions="" on="" microwave="" theory="" r值，具有应用于高速通讯领域的潜力。
在Lyonsite型钼酸盐陶瓷体系中，对Li3AlMo3O12陶瓷的研究还很少，尚未有针对该陶瓷的改性和实用化研究。
Li3AlMo3O12易于合成，根据现有的研究，其烧结温度为600oC左右，相对介电常数约为14，Qf = 50000 GHz，τf值为-73ppm/oC，为了具有实用化价值，需要通过改性获得近零的谐振频率温度系数。
针对上述问题，本课题将以Li3AlMo3O12材料为基体陶瓷，通过改性使其具有实用化价值，并探究制备工艺与结构、介电性能之间的关系，从而获得性能优异的超低温烧结陶瓷材料。
主要研究内容如下：（1） 采用传统固相法制备Li3AlMo3O12陶瓷，对预烧温度、烧结温度、烧结时间进行研究，获得最佳的制备工艺参数。
（2） 选择具有较大τf值的(Li1/2Bi1/2)MoO4陶瓷，通过将其与负τf值的Li3AlMo3O12陶瓷合成复相陶瓷，对Qf值以及τf值进行调控，获得谐振频率温度系数近零的制备Li3AlMo3O12-(Li1/2Bi1/2)MoO4复相陶瓷。
2.2研究手段2.2.1制备方法本实验采用传统固相法制备(Li1/2Bi1/2)MoO4 、Li3AlMo3O12微波介质陶瓷。
分别以Li2CO3、Al2O3、MoO3和Bi2O3作为主要原料，按配比进行称量、球磨、预烧、二次球磨、造粒、压片成型、并在空气气氛中通过常压烧结制备出陶瓷。
工艺流程图如图2-1所示，具体工艺流程如下：1. 配料。
根据实验设计的化学计量比，选择精度为0.0001 g的天平称量LiCO3、Al2O3、MoO3。
称料顺序是量多-量少-量多的顺序，为了后续更好的混合。
2. 一次球磨：将粉料、无水乙醇、玛瑙球按1：2：2比例装入尼龙球磨罐中，其中玛瑙球有大、小两种形态，大、小玛瑙球质量比为1：2。
球磨采用立式行星球磨机进行球磨，球磨时间设定为12h，转速设定为250转/min。
3. 烘干：将球磨后的陶瓷浆料装入元皿中，并置于80℃的烘箱中除去陶瓷浆料中的无水乙醇。
4. 预烧：将烘干后的陶瓷原料置于氧化铝坩埚中，放到马弗炉中，在空气气氛下以3C/min升温到450C-600C进行预烧，保温3h，以合成所需晶相。
5. 二次球磨：将预烧后的粉料、无水乙醇、玛瑙球按1：2：2比例装入尼龙球磨罐中，在立式行星球磨机进行球磨，球磨时间设定为12h，转速设定为250转/min。
6. 烘干：将二次球磨后的陶瓷浆料装入元皿中，并置于80℃的烘箱中除去陶瓷浆料中的无水乙醇。
图2-1 微波介质陶瓷固相法制备工艺流程7. 造粒：将烘干后的粉料进行研磨造粒。
为了使粉料在干压成型时能压致密，需要在粉体中添加7 wt%聚乙烯醇水溶液（PVA，浓度：7 wt%）作为粘结剂进行研磨至具有良好的流动性，并过60目筛。
粘结剂具有一定的粘性，可以和粉体紧密接触形成球状颗粒，以保证较好的成型性及陶瓷生坯的机械强度。
8. 干压成型：称取一定量造粒后的粉料，倒入定制的圆柱形模具内，放置于自动压片机中干压成型，成型压力为100 MPa，保压时间60秒，以得到直径为13 mm、厚度约为6.5 mm的陶瓷生坯。
9. 烧结：烧结是陶瓷实现致密化的过程。
烧结过程中，陶瓷生坯中粉体颗粒会发生化学反应和传质过程，粉体颗粒间相互接触并发生键合，导致空隙变小，接着由于传质过程的进行，空隙进一步变小，表面能高的颗粒向表面能低的颗粒移动，形成固溶体，最后陶瓷坯体致密度提高形成致密的陶瓷。
2.2.2研究方法（1）体积密度采用阿基米德排水法测试陶瓷样品的体积密度。
先测量陶瓷样品在水中的悬重M悬，然后将陶瓷样品放在湿毛巾上吸掉表面的水然后测量湿重M湿，最后将陶瓷片放到100℃的烘箱中烘12小时再测量干重M干。
按照公式（2-1）即可计算出每个样品的体积密度。
式中，室温下（25 ℃）下 。
（2） XRD测试X射线衍射是测定样品物相组成最直接的方法。
本论文采用X射线衍射仪的型号为XRD, D/Max 2500, Rigaku, Japan。
测试后使用Jade 6.0软件分析所得图谱，对比标准PDF卡片与测试所得的衍射图谱中的衍射线的特征，确定材料中的物相组成。
（3） SEM及EDS测试扫描电镜是利用电子束成像原理，要求被测样品具有良好的导电性。
将样品放置在扫描电子显微镜下，观测样品的晶粒形状及大小、晶界、气孔分布等情况，为样品的烧结性能提供依据。
此外，通过配合使用能谱仪，可以对SEM图像上的点、线、面进行扫描，从而确定该领域上的元素组成比例及分布情况。
因此，EDS分析结果还可配合XRD共同佐证样品的物相组成。
（4） XPS测试X射线光电子能谱（XPS）是检测材料元素价态的最常用的分析手段，本论文中使用的X射线光电子能谱型号为XPS, ESCALAB 250Xi, USA，测试陶瓷样品中的W、Ti、Cu以及为考察银扩散情况而添加的Ag的元素价态，分析时对XPS的谱峰进行拟合，可以通过XPS的拟合获得元素的价态信息。
（5）介电性能测试采用平行板谐振腔法测试陶瓷样品的微波介电性能，也就是Hakki-Coleman法。
将样品放置于与矢量网络分析仪（E5071C, Agilent）相连的夹具(如图2-2所示)中，网络分析仪通过两端的耦合环分别馈入和取出微波信号，通过TE011谐振模式可精确测出样品的相对介电常数εr，介质损耗正切角 以及谐振频率温度系数τf。
图2-2 平行板谐振法测试夹具结构图测试样品谐振频率温度系数时，将平行板测试夹具放入高低温试验箱中，通过测试出样品在25 ℃以及80 ℃下的谐振频率 以及 ，使用公式（2-2）计算出τf值： 2.3工作计划2021.2.1至2022.2.28明确研究方案。
2021.3.1至2022.3.31设计改性装置，根据经济性分析结果和财务预算，进行各原料采购、设备准备工作。
2021.4.1至2022.4.30利用实验设备及原料开展实验研究，测出数据，对结果进行分析比较。
2021.5.1至2022.5.31撰写毕业论文。
2021.6.1至2022.6.3提交毕业论文。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
