近日,我院相懷成副教授、唐瑩教授團隊在釩基锆石微波介質陶瓷低損耗研究和溫度穩定性調控方面取得重要進展。相關成果以《Low dielectric loss in vanadium-based zircon ceramics via high-entropy strategy》和《Structure evolution and τf influence mechanism of Bi1-xHoVO4 microwave dielectric ceramics for LTCC applications》為題發表在《Journal of Advanced Ceramics》(中科院大類一區,影響因子18.6)和《Journal of Materials Science & Technology》(中科院大類一區,影響因子11.2)期刊上,相懷成副教授為論文通訊作者,材料學院方亮教授、桂林航天工業學院陳進武副教授為共同通訊作者,我院碩士研究生張宇恒為第一作者。
研究工作一,在釩基锆石AVO4的A位引入了價态相同但離子半徑和離子極化率不同的稀土離子,設計了一種高熵陶瓷(Nd0.2Eu0.2Y0.2Ho0.2Yb0.2)VO4,極大的降低了锆石陶瓷的介電損耗。該高熵陶瓷在最佳燒結溫度下的Q×f為76,400 GHz(f = 12.31 GHz),并且該Q×f值是迄今為止報道的锆石陶瓷的最高值。本研究策略和結論為開發新型超低介電損耗微波介質陶瓷提供了新思路。

研究工作二,通過在BiVO4中引入Ho3+離子誘導單斜白鎢礦-四方锆石結構演變,調控A位十二面體離子的rattling(跳動)效應,實現了介電損耗的降低和溫度穩定性的提高,在Bi0.2Ho0.8VO4陶瓷中獲得了近零的諧振頻率溫度系數(τf = +3.29 ppm/℃)。該研究闡明了Bi1–xHoxVO4 (0.1 ≤ x ≤ 0.9)體系中τf值的影響機制,且該系列陶瓷在低溫共燒陶瓷技術(LTCC)中具有潛在應用前景。
(一審:相懷成;二審:朱鵬飛;三審:張富文)