研究目的
为开发适用于微波应用(特别是微带贴片天线)的高品质因数冷烧结Li2MoO4-BaFe12O19复合材料,以提升带宽和介电性能。
研究成果
冷烧结的xBF12-(1-x)LMO复合材料具有高品质因数和增强的磁导率,适用于微带贴片天线等微波应用。界面反应的缺失以及10体积% BF12的渗流阈值提升了导电性,有限元建模结果与实验发现相符。这些复合材料在低温加工及与聚合物集成用于射频器件方面具有优势。
研究不足
未测量机械性能,这可能对实际应用有影响。该研究仅聚焦于有限的成分范围(x值最高为0.15),对于更高体积分数可能需进一步优化。X波段中较低的磁导率值可能会限制其在更高频率下的有效性。
1:实验设计与方法选择:
研究采用120°C冷烧结陶瓷-陶瓷复合材料以实现无高温反应的致密化。理论模型包含有限元模拟微观结构与电学性能。
2:样品选择与数据来源:
合成了Li2MoO4(LMO)与BaFe12O19(BF12)比例变化(x值0.00至0.15)的复合材料。粉末经球磨混合后加压致密化。
3:00至15)的复合材料。粉末经球磨混合后加压致密化。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括变速球磨机、压制模具、干燥炉、布鲁克D2 Phaser X射线衍射仪、JEOL Inspect F扫描电镜(配EDS)、EM420透射电镜、JEOL R005高分辨透射电镜、GATAN PIPS II离子抛光系统、矢量网络分析仪、磁导率测量波导、E4980A精密LCR阻抗谱仪。材料为指定粒度的LMO与BF12粉末。
4:实验流程与操作步骤:
粉末经混合、过筛、水润湿后,在120°C及55-70MPa压力下模压10-40分钟,120°C干燥24小时。通过XRD、SEM、TEM进行结构表征;微波共振与阻抗谱进行电学表征。
5:数据分析方法:
采用有限元建模(ElCer软件包)、介电常数串联混合模型及阿伦尼乌斯图分析电导率。
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X-ray diffractometer
D2 Phaser
Bruker
Used for structural characterization via X-ray diffraction to confirm dual-phase composition.
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Scanning electron microscope
Inspect F
JEOL
Used for microstructural analysis and energy dispersive X-ray spectroscopy to examine grain structure and composition.
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High resolution transmission electron microscope
JEOLR005
JEOL
Used for HRTEM to examine interfaces and grain boundaries at high magnification.
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Transmission electron microscope
EM420
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Used for conventional TEM to identify phases and microstructures.
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Ion polishing system
PIPS II
GATAN
Used for thinning TEM specimens to electron transparency.
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Vector network analyzer
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Used to measure microwave dielectric properties, including permittivity and quality factor.
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Precision LCR Meter
E4980A
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Used for impedance spectroscopy to measure electrical properties over frequency and temperature ranges.
E4980A/E4980AL Precision LCR Meter
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Ball mill
Variable speed
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Used for mixing powders for composite synthesis.
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Die
30×30 mm rectangular or 20 mm diameter cylindrical
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Used for pressing and densifying the composite pellets under pressure and heat.
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Furnace
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Used for drying the sintered pellets at 120°C for 24 hours.
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