吸波材料是指能吸收或者大幅减弱其表面接收到的电磁波能量，从而减少电磁波干扰的一类材料。近年来对吸波材料的探索中出现各种高熵陶瓷吸波材料，通过热力学的高熵效应、结构的晶格畸变效应、动力学的迟滞扩散效应以及组元的协同增效作用，获得高熵陶瓷材料的吸波性能优于单组元的吸波性能。基于近年来的研究成果，本文归纳总结了不同种类高熵吸波陶瓷的组元设计、制备与吸波性能关系的相关研究结果，分析了高熵效应对吸波性能的影响规律，最后，总结了目前研究工作中存在的关键科学难题与挑战，并展望了高熵吸波陶瓷的未来前景和发展方向。
高熵吸波材料 磁损耗 介电损耗 吸波性能 high-entropy wave-absorbing materials magnetic loss dielectric loss microwave-absorbing properties
中国矿业大学材料与物理学院，江苏 徐州 221116
冷烧结(CSP)工艺是近年来新兴的一种高效、节能的材料方法。本工作采用CSP工艺，制备出致密度不低于97%的(1-x)BNT-xNN电介质陶瓷。研究了CSP工艺和NaNbO3含量对(1-x)BNT-xNN复相陶瓷的密度、相结构、显微形貌和介电性能的影响。结果表明：CSP工艺由于烧结温度低、保温时间短，可以显著降低晶粒尺寸，有效抑制Bi、Na等元素挥发，从而提高介电常数，降低介电损耗。随着NaNbO3含量的增加，(1-x)BNT-xNN复相陶瓷的剩余极化强度显著降低，并且介电常数的温度稳定性显著提升。当x=0.3时，0.7BNT-0.3NN陶瓷样品在25 ℃至400 ℃宽温范围内介电常数的变化率小于±6%，介电损耗小于5%，这表明CSP技术制备的(1-x)BNT-xNN陶瓷有望应用于温度稳定性陶瓷电容器。
冷烧结 介电常数 介电损耗 钛酸铋钠 高效节能 cold sintering dielectric constant dielectric loss bismuth sodium titanate efficient and energy saving
1 福建贝思科电子材料股份有限公司, 龙岩 366300
2 福州大学材料科学与工程学院, 福州 350108
由于在-55~150 ℃存在正交-四方和四方-立方相变, 相变对应的尖锐介电峰使BaTiO3陶瓷介电性能难以满足X8R温度稳定性要求。本文采用50 nm的纳米BaTiO3粉体和少量堇青石(MgO-Al2O3-SiO2, MAS)玻璃, 制备了满足X8R介电温度特性的BaTiO3基细晶陶瓷。结果表明, 随着MAS玻璃的加入, BaTiO3基陶瓷的室温晶体结构从四方相转变成赝立方相, 平均晶粒尺寸从纯BaTiO3陶瓷的1.904 μm显著降低到添加0.5%(质量分数)MAS玻璃的BaTiO3基陶瓷的183 nm。与此同时, BaTiO3基陶瓷虽然介电常数有所下降, 但是介电损耗和介电性能的温度稳定性大幅度改善。其中添加0.5%MAS玻璃的BaTiO3基细晶陶瓷介电性能为: 在1 kHz时室温介电常数为984, 介电损耗为0.006 5, 满足X8R温度特性要求。
介电性能 细晶 MAS玻璃 介电损耗 BaTiO3 BaTiO3 X8R X8R dielectric property fine grain MAS glass dielectric loss
1 郑州航空工业管理学院材料学院，郑州 450046
2 郑州大学材料科学与工程学院，郑州 450001
3 洛阳理工学院，河南 洛阳 471023
以高熵合金的研究为背景，将构型熵稳定单相的概念引入无机非金属材料，而逐步发展出一种新的陶瓷材料体系——高熵陶瓷。高熵陶瓷的优点是成分和结构的多样性，这使得其有潜能成为广泛应用的功能材料。本工作采用简单易行的固相烧结法合成了具有尖晶石结构和钙钛矿结构的高熵复相陶瓷，并进一步研究了其物相组成、显微结构、元素含量及价态、和电磁波吸收性能，探究了高熵复相陶瓷的吸波性能随烧结温度的变化规律。结果表明：高熵复相陶瓷可成功制备成型，通过高熵效应能够烧结出2种晶体结构(尖晶石结构和钙钛矿结构)。在1 300 ℃的烧结温度下，存在最大的介电常数，在频率范围为X波段8.2~12.4 GHz时，具备最佳的电磁波吸收性能。
高熵陶瓷 尖晶石结构 钙钛矿结构 介电损耗 电磁波吸收性能 high-entropy ceramics spinel structure perovskite structure dielectric loss electromagnetic wave absorption property
1 武汉轻工大学 化学与环境工程学院, 湖北 武汉 430023
2 电子科技大学 光电科学与工程学院, 四川 成都 611730
3 广州海格通信集团股份有限公司, 广东 广州 510663
近年来液晶在微波通信器件上的研究发展迅速, 而液晶材料的介电损耗成为制约其发展的主要因素。异硫氰三联苯类化合物是一种结构稳定的低粘度、高双折射率液晶化合物, 适于作为微波用液晶材料组分。本文通过偶联法合成了4种含氟三联苯异硫氰酸酯液晶化合物nPGUS(n=2~5), 通过IR、1H NMR、13C NMR、19F NMR确认化合物结构正确; 差热分析(DSC)结果显示, 它们都具有宽温向列相液晶态和相对较低的熔点, 其中5PGUS的向列相温度范围达到101.8 ℃, 熔点只有57.4 ℃; 通过矩形谐振腔微扰法测试分析了它们在高频下的介电性能, 将它们与母体液晶混合后, 在18 GHz时的介电常数值(Δεr)为0.95, 最大介电损耗为(tanδεr-max)0.007 63, 相位调制系数(τ)0.265, 可满足微波用向列相液晶材料性能要求。
含氟三联苯 异硫氰酸酯液晶 高介电常数 低介电损耗 合成 fluorinated terphenyl isothiocyanate liquid crystal high dielectric constant low dielectric loss synthesis
1 武汉轻工大学 化学与环境工程学院, 湖北 武汉 430023
2 电子科技大学 光电科学与工程学院, 四川 成都 611730
3 广州海格通信集团股份有限公司, 广东 广州 510663
近年来基于液晶材料的微波通信器件研究发展迅速, 液晶材料的介电损耗成为制约微波器件发展的瓶颈, 然而目前对微波用液晶材料性能报道较少。本文以低熔点高双折射侧位含氟苯乙炔类液晶作为研究对象, 将其按一定比例掺杂到母体液晶MA中, 采用矩形谐振腔微扰法测试所选液晶化合物在微波频段(10 ~30 GHz)下的介电性能, 探讨分子结构对微波频段液晶介电性能的影响作用。实验结果表明: 在高频时的液晶介电各向异性与分子极性和双折射率相关, 侧位含氟苯乙炔类和端基异硫氰基苯乙炔类液晶化合物均具有较大的介电各向异性(Δεr > 0.85); 对于具有较高双折射率的对称含氟三苯二炔类和三苯乙炔异硫氰基类液晶化合物表现出较低的介电损耗(tanδεr⊥< 8.0×10-3, 18 GHz), 而异硫氰基的含氟二苯乙炔类和不对称含氟三苯二炔类液晶化合物则表现出较高的介电损耗(tanδεr⊥> 8.0×10-3, 18 GHz)。
炔类液晶 微波K频段 介电各向异性 介电损耗 侧位含氟 异硫氰基 acetylene liquid crystal microwave K-band dielectric anisotropy dielectric loss lateral fluorine isothiocyano
1 烟台职业学院机械工程系，烟台 264670
2 中国兵器工业集团第五二研究所，烟台 264003
核壳结构的碳材料具有优异的吸波性能，但是在陶瓷基体中难以分散均匀。本研究通过化学气相沉积法在氮化铝陶瓷基体中引入磁性纳米洋葱碳，制备 了FeNi@CNOs/AlN复合材料，研究了其相组成、微观形貌和吸波性能。结果表明，1100 K下基于Al粉与C粉，FeNi催化剂的存在可原位生成FeNi@CNOs/AlN复合 材料；10wt%FeNi@CNOs/AlN复合材料在8.29~15.32 GHz范围内，其RL值均低于-10 dB，在13.2 GHz处达到最大值为-23 dB。
纳米洋葱碳 氮化铝 介电损耗 吸波性能 carbon nano onion AlN dielectric loss microwave absorption property
1 河北工业大学 理学院, 天津 300401
2 河北冀雅电子有限公司, 河北 石家庄 050071
3 河北省液晶显示器工程技术研究中心, 河北 石家庄 050071
为了探究液晶材料的介电性能，本文研究了4PPTGS和4PUTGS两种含氟三环NCS类液晶材料的介电各向异性和介电损耗。首先用精密LCR表(Agilent E4980A)测量液晶盒的电容并用双盒模型和液晶盒电容模型得到4PPTGS和4PUTGS两种液晶材料的平行和垂直介电常数，再由电压-电容特性曲线得到它们的阈值电压，并进一步探讨了介电各向异性和阈值电压对温度的依耐性; 然后，在20 Hz~10 kHz范围内研究了外加电压频率对液晶材料介电损耗的影响，两种液晶材料在1 kHz左右都存在介电损耗峰值，为了减小器件的功耗和提升器件的质量，液晶材料应选择在介电损耗小的频率下工作; 最后，通过对平行和垂直排列向列相盒中液晶材料在不同电压下介电损耗的测试与分析，介电损耗的变化是由于在外加电场下液晶分子固有偶极矩的取向极化引起的，介电损耗值的大小与液晶分子的排列状态密切相关。此项研究对提升液晶材料在应用中的介电性能具有一定的指导意义。
液晶材料 电容 介电各向异性 介电损耗 LC materials capacitance dielectric anisotropy dielectric loss
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 湘潭大学 材料科学与工程学院, 湖南 湘潭 411105
3 西北工业大学 应用化学系, 西安 710072
研究了不同紫外辐照时间对聚醚酰亚胺(PEI)薄膜介电性能的影响。采用FT-IR和SEM表征了PEI薄膜的分子结构和微观形貌。结果表明, 紫外辐照后PEI薄膜在1742 cm-1处的吸收峰比原薄膜增大, 说明PEI分子链中的C=O基团随辐照时间的增加而增加, 并在薄膜表面产生了微裂纹。对PEI薄膜的介电性能进行的研究结果表明, 随着紫外辐照时间的增加, PEI薄膜的介电常数和介电损耗增大, 而表面电阻率下降, 体积电阻率基本不变。并随紫外辐照时间的增加, 直流击穿强度呈先增加后降低的趋势, 一定辐照剂量可使薄膜发生交联反应, 使击穿场强较原薄膜提高20%以上。
聚醚酰亚胺 紫外辐照 介电常数 介电损耗 表面电阻率 直流击穿场强 polyetherimide ultraviolet radiation dielectric constant dielectric dissipation factor surface resistivity DC breakdown strength 强激光与粒子束
2016, 28(6): 064134
研究了CO2激光辐照对PZT-4陶瓷介电性能的影响。在一定的激光辐照功率密度下，PZT-4陶瓷的介电常数下降约5%，介电损耗下降约60%，矫顽场增加。结合拉曼光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射以及后退火处理探讨了激光辐照PZT-4陶瓷的改性机理，结果表明，激光辐照后陶瓷介电性能的变化主要与其微结构有关，辐照使得陶瓷产生了较大的张应力，晶格常数变大，B位离子更容易偏离氧八面体中心，氧八面体扭曲，使其电畴活性下降，阻碍了极化翻转，材料性能变“硬”。
激光技术 激光辐照 PZT-4陶瓷 介电常数 介电损耗
