溶胶—凝胶法低温制备纳米钛酸镁粉体

摘要

现代移动通信、无线局域网、全球卫星定位系统等整机设备及其核心配套微波器件向小型化、轻量化、高频化、集成化等方向发展，对微波介质陶瓷特性提出了更高要求。因此，目前微波介质陶瓷研究主要集中在纳米化、低温化、高频化等方面。 MgTiO3体系陶瓷是一种良好的高频微波介质陶瓷，已经广泛应用于制备谐振器、滤波器、天线等腔体器件，但存在烧结温度高(1400℃以上)、烧结温区窄、颗径大等问题，难以满足小型化、低成本化的片式多层微波器件制备要求。本文根据器件小型化、低成本化发展特点和要求，以及MgTiO3陶瓷研究现状和存在问题，以Ti(OC4H9)4、低成本无机盐Mg(NO3)2.6H2O(替代有机盐)为先驱体，采用溶胶-凝胶法，控制相关溶胶、凝胶条件和粉体表面特征，低温制备出分散性好的纳米MgTiO3粉体，可满足超薄流延膜制备要求，为微波器件的小型化奠定了基础。主要研究及研究结果如下： (一)纳米MgTiO3粉体低温制备相关条件研究。研究表明：无水乙醇、硝酸镁、钛酸丁酯、冰醋酸等浓度及配液次序直接影响着溶胶-凝胶状态特征。按无水乙醇/硝酸镁(摩尔比)=8，无水乙醇/钛酸丁酯(摩尔比)=8，无水乙醇中加入等体积的冰醋酸调节PH值，获得稳定的溶胶。干凝胶在600℃热处理1h后，粉体的主晶相为MgTiO3，颗粒尺寸为10-30nm，但有严重的团聚现象。 (二)MgTiOs溶胶系统特性改性研究。针对MgTiO3制备过程中的团聚现象，研究了不同PEG系列、不同含量的表面改性剂的表面改性机理及效果。研究表明：表面活性剂使有机羧酸盐的分解温度从370℃提高到410℃左右，MgTiO3晶化温度从625℃提高到700℃。加入4wt％的表面活性剂PEG1000后，在700℃热处理1h，制备出分散性好、粒径约为20nm的纳米钛酸镁粉体，解决了纳米团聚现象。 (三)纳米MgTiO3粉体烧结、介电性能及相关纳米效应研究。研究表明：纳米MgTiO3具有较大的比表面积，改善了粉体的烧结特性及介电性能。纳米MgTiO3可在1200℃可获得均匀致密的陶瓷体(与固相法相比，烧结温度降低200℃左右)，获得了优良的微波介电性能：εr=16.6，Qf=42600GHz。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：资助

第一章前言

1.1引言

1.2微波介质陶瓷概述

1.3纳米材料的基本效应、性能及应用

1.4纳米微波介质陶瓷的制备方法及研究现状

1.5 MgTiO3微波介质陶瓷的研究现状及存在的问题

1.6立题依据及研究内容

第二章实验

2.1实验方法及原料

2.2实验设备

2.3测试方法及测试仪器

第三章纳米钛酸镁粉体低温制备相关条件研究

3.1引言

3.2溶胶-凝胶的基本原理

3.3实验过程

3.4溶胶条件及特征研究

3.5凝胶分析

3.6纳米粉体特征

3.7本章小结

第四章表面活性剂对MgTiO3凝胶及纳米粉体的影响

4.1引言

4.2表面活性剂

4.3实验过程

4.4表面活性剂对MgTiO3凝胶及粉体的影响

4.5 PEG的种类及含量对粉体的影响

4.6本章小结

第五章纳米MgTiO3粉体的烧结与微波介电性能

5.1引言

5.2 纳米MgTiO3粉体的烧结与微波介电性能

5.3本章小结

第六章全文总结

参考文献

硕士期间发表论文

致谢