[发明专利]含钼铋基焦绿石高介微波介质材料及其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体是一种含钼铋基焦绿石高介微波介质材料及其制备方法及应用。

背景技术

微波介质材料作为一种新型电子材料，在现代通信中被用作谐振器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等，广泛应用于微波技术的许多领域。可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。

铋基焦绿石体系材料尤以铋锌铌(Bi_1.5Zn_0.5)(Zn_0.5Nb_1.5)O₇（简写为BZN）为代表的一类立方焦绿石结构材料，由于其高介电常数，低介电损耗，电阻率高，介电常数温度系数可调及烧结温度低，并且其介电性能随组成组分的不同可以在较大范围内进行调整，使之成为应用于MLCC等多种电子元器件的一类新的非常有前途的介电材料，由此引发了目前国际上对焦绿石介电材料，特别是铋基焦绿石介电材料的广泛研究。研究表明，铋基焦绿石的组分和介电性能可在较大的范围内进行调整，其性能对组分变化敏感。通过改变元素配比可以对性能进行调控，从而实现不同的应用目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含钼铋基焦绿石高介微波介质材料及其制备方法及应用，所制得的材料具有高介电常数、介电常数对温度变化敏感的特点，适合微波谐振器型无线无源温度传感器使用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

含钼铋基焦绿石高介微波介质材料，该材料的通式为Bi_1.2(Mg_0.85Mo_0.15)Nb_1.5O₇+mwt.%Bi₂O₃，其中，m表示Bi₂O₃以质量百分数添加，且m的取值为3.0～4.0。

作为本发明进一步的方案：所述的m的取值为3.3～3.7。

作为本发明进一步的方案：所述的m的取值为3.5。

作为本发明进一步的方案：该材料所采用的原料为分析纯的Bi₂O₃、ZnO、MoO₃、Nb₂O₅。

所述的含钼铋基焦绿石高介微波介质材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照通式Bi_1.2(Mg_0.85Mo_0.15)Nb_1.5O₇+mwt.%Bi₂O₃，其中，m表示Bi₂O₃以质量百分数添加，且m的取值为3.0～4.0，准确称取分析纯的Bi₂O₃、ZnO、MoO₃、Nb₂O₅，混合，以氧化锆球为介质，无水乙醇为溶剂，粉料：氧化锆球：无水乙醇=1g：3～4g：1.2～1.5ml，湿法球磨16～20h，将得到的浆料烘干，过60目筛，得到混合粉料；

（2）将混合粉料在空气气氛中890～960℃的温度下预烧结3～4h；

（3）将预烧结后的混合粉料加入无水乙醇作为介质，再次湿法球磨16～20h，将得到的浆料烘干，过80目筛，得到再次球磨的混合粉料；

（4）往再次球磨的混合粉料中添加其质量的2～3%的质量浓度为8%的聚乙烯醇溶液进行造粒，过40～60目筛，再在7～10MPa压力下冷压成型为直径14～16mm×厚度6～8mm的圆片；

（5）先将圆片从室温以1℃/min的速度升温至550℃保温2h进行排胶，接着在氧气气氛中以3～5℃/min的速度升温至1135～1220℃保温3～5h进行烧结，随炉冷却得到成品。

作为本发明进一步的方案：所述的步骤（1）中，粉料：氧化锆球：无水乙醇=1g：3.5g：1.2ml。

作为本发明进一步的方案：所述的步骤（2）中，在空气气氛中925℃的温度下烧结3.5h。

作为本发明进一步的方案：所述的步骤（4）中，聚乙烯醇溶液的添加量为再次球磨的混合粉料质量的2.5%。

作为本发明进一步的方案：所述的步骤（5）中，在氧气气氛中以4℃/min的速度升温至1170℃保温4h进行烧结。