近日,我院相怀成副教授、唐莹教授团队在钒基锆石微波介质陶瓷低损耗研究和温度稳定性调控方面取得重要进展。相关成果以《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》为题发表在《Journal of Advanced Ceramics》(中科院大类一区,影响因子18.6)和《Journal of Materials Science & Technology》(中科院大类一区,影响因子11.2)期刊上,相怀成副教授为论文通讯作者,材料学院方亮教授、桂林航天工业学院陈进武副教授为共同通讯作者,我院硕士研究生张宇恒为第一作者。
研究工作一,在钒基锆石AVO4的A位引入了价态相同但离子半径和离子极化率不同的稀土离子,设计了一种高熵陶瓷(Nd0.2Eu0.2Y0.2Ho0.2Yb0.2)VO4,极大的降低了锆石陶瓷的介电损耗。该高熵陶瓷在最佳烧结温度下的Q×f为76,400 GHz(f = 12.31 GHz),并且该Q×f值是迄今为止报道的锆石陶瓷的最高值。本研究策略和结论为开发新型超低介电损耗微波介质陶瓷提供了新思路。

研究工作二,通过在BiVO4中引入Ho3+离子诱导单斜白钨矿-四方锆石结构演变,调控A位十二面体离子的rattling(跳动)效应,实现了介电损耗的降低和温度稳定性的提高,在Bi0.2Ho0.8VO4陶瓷中获得了近零的谐振频率温度系数(τf = +3.29 ppm/℃)。该研究阐明了Bi1–xHoxVO4 (0.1 ≤ x ≤ 0.9)体系中τf值的影响机制,且该系列陶瓷在低温共烧陶瓷技术(LTCC)中具有潜在应用前景。
(一审:相怀成;二审:朱鹏飞;三审:张富文)