本技术涉及电子信息功能材料制备,特别是涉及一种钙钛矿微波介电陶瓷制备方法、系统、设备、介质及产品。
背景技术:
1、微波介质陶瓷指适用于微波频段电路中作为介质材料并完成一定功能的陶瓷,在电路中起着介质波导、介质隔离及介质谐振等众多功能,广泛应用于谐振器、滤波器、介质波导、介质基板和介质天线等,是卫星通信、全球卫星定位系统、5g通讯等现代微波通信技术的关键材料。
2、微波陶瓷体系繁多,其中,具有钙钛矿结构的微波陶瓷因具有较高的介电常数、较小的介电损耗和可控的谐振频率温度系数等优点,可广泛应用在4g甚至5g通讯的基站中作为制备谐振器和滤波器的关键材料。随着5g通讯基站在我国的大规模建设,对钙钛矿结构微波陶瓷的市场需求也与日俱增。
3、钛酸盐-铝酸盐mtio3-ralo3(m:ba,sr,ca;r:la,nd,sm)系微波陶瓷是在钛酸盐mtio3(m:ba,sr,ca)的基础上发展起来的具有中高介电常数、较高q×f值和近零τf的新型微波陶瓷。ca1-xti1-xrxalxo3(r:la,nd,sm;简称ctra)体系陶瓷具有成本低廉、介电常数适中、q×f(q:品质因数;f:谐振频率)值较高且谐振频率温度系数可调等优点,是现代微波通信技术的关键材料。
4、谐振频率温度系数(τf)是衡量微波介质陶瓷温度稳定性的参数,在实际使用中要求微波元器件的谐振频率温度系数在零附近可调。目前,国内外针对钙钛矿结构微波介质陶瓷谐振频率温度系数的相关研究,主要集中晶体结构、化学键价、键能等本征因素,并且多数的研究只针对特定体系得到了定性的规律;针对非本征因素特别是晶界数量、沟槽尺寸和相组成对τf的影响机制并不明晰。
5、针对钛酸钙掺杂铝酸盐ca1-xti1-xrxalxo3(ctra)微波介质陶瓷的研究主要集中在利用添加剂掺杂或改变工艺参数提高介电性能等两个方面。然而,从晶界数量和晶界沟槽等非本征因素角度,探究其对谐振频率温度系数(τf)的影响及其物理机理目前仍鲜有报道,使得制备高性能的钙钛矿微波介电陶瓷缺少相关依据。
技术实现思路
1、本技术的目的是提供一种钙钛矿微波介电陶瓷制备方法、系统、设备、介质及产品,以解决制备高性能的钙钛矿微波介电陶瓷缺少相关依据的问题。
2、为实现上述目的,本技术提供了如下方案:
3、第一方面,本技术提供了一种钙钛矿微波介电陶瓷制备方法,所述钙钛矿微波介电陶瓷制备方法包括:
4、确定目标对象的晶界数量与整体吉布斯自由能之间的关系;所述目标对象为钙钛矿微波介电陶瓷;
5、确定目标对象的晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系;
6、采用激光显微拉曼测试方法测试目标对象的物相组成分布,得到激光显微拉曼光谱;所述物相组成分布包括:晶界物相的组成和分布以及晶内物相的组成和分布;
7、基于晶界数量与整体吉布斯自由能之间的关系、晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系以及激光显微拉曼光谱,确定最优制备工艺参数,以使目标对象的谐振频率温度系数趋于零;所述最优制备工艺参数用于作为钙钛矿微波介电陶瓷的制备依据。
8、可选地,所述目标对象的晶界数量与整体吉布斯自由能之间的关系的表达式为:
9、dg=σbda
10、其中,g表示整体吉布斯自由能;σb表示晶界能;a表示晶界数量。
11、可选地,所述目标对象的晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系,具体包括:
12、基于目标对象的晶界吉布斯自由能、晶粒表面能以及晶界沟槽的晶界夹角,确定晶界吉布斯自由能、晶粒表面能以及晶界沟槽的晶界夹角之间的关系;
13、根据晶界沟槽表面几何模型,确定晶界沟槽的晶界夹角与晶界沟槽的深度之间的关系;
14、基于晶界吉布斯自由能、晶粒表面能以及晶界沟槽的晶界夹角之间的关系和晶界沟槽的晶界夹角与晶界沟槽的深度之间的关系,确定目标对象的晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系。
15、可选地,晶界吉布斯自由能、晶粒表面能以及晶界沟槽的晶界夹角之间的关系的表达式为:
16、γgb/γsv=2cosθ/2;
17、其中,γgb表示晶界吉布斯自由能;γsv表示晶粒表面能,θ表示晶界沟槽的晶界夹角。
18、可选地,晶界沟槽的晶界夹角与晶界沟槽的深度之间的关系的表达式为:
19、
20、其中,θ表示晶界沟槽的晶界夹角;ω表示晶界沟槽的宽度;d表示晶界沟槽的深度。
21、可选地,目标对象的晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系的表达式为:
22、
23、其中,γgb表示晶界吉布斯自由能;γsv表示晶粒表面能;ω表示晶界沟槽的宽度;d表示晶界沟槽的深度。
24、第二方面,本技术提供了一种钙钛矿微波介电陶瓷制备系统,所述钙钛矿微波介电陶瓷制备系统基于所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法,所述钙钛矿微波介电陶瓷制备系统包括:
25、晶界数量与整体吉布斯自由能之间的关系确定单元,用于确定目标对象的晶界数量与整体吉布斯自由能之间的关系;所述目标对象为钙钛矿微波介电陶瓷;
26、晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系确定单元,用于确定目标对象的晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系;
27、激光显微拉曼光谱确定单元,用于采用激光显微拉曼测试方法测试目标对象的物相组成分布,得到激光显微拉曼光谱;所述物相组成分布包括:晶界物相的组成和分布以及晶内物相的组成和分布;
28、最优制备工艺参数确定单元,用于基于晶界数量与整体吉布斯自由能之间的关系、晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系以及激光显微拉曼光谱,确定最优制备工艺参数,以使目标对象的谐振频率温度系数趋于零;所述最优制备工艺参数用于作为钙钛矿微波介电陶瓷的制备依据。
29、第三方面,本技术提供了一种计算机设备,包括:存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序以实现上述中任一项所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法的步骤。
30、第四方面,本技术提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法的步骤。
31、第五方面,本技术提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法的步骤。
32、根据本技术提供的具体实施例,本技术公开了以下技术效果:
33、本技术提供了一种钙钛矿微波介电陶瓷制备方法、系统、设备、介质及产品,通过探究晶界数量、晶界沟槽和物相组成与所对应热力学参数的物理模型及关联,探究其对钙钛矿微波介电陶瓷的谐振频率温度系数的影响,进而定向制备特定晶界数量、沟槽尺寸、物相组成的高性能钙钛矿微波介电陶瓷,为制备高性能钙钛矿微波介电陶瓷提供了理论依据。
1.一种钙钛矿微波介电陶瓷制备方法,其特征在于,所述钙钛矿微波介电陶瓷制备方法包括:
2.根据权利要求1所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法,其特征在于,所述目标对象的晶界数量与整体吉布斯自由能之间的关系的表达式为:
3.根据权利要求1所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法,其特征在于,所述目标对象的晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系,具体包括:
4.根据权利要求3所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法,其特征在于,晶界吉布斯自由能、晶粒表面能以及晶界沟槽的晶界夹角之间的关系的表达式为:
5.根据权利要求3所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法,其特征在于,晶界沟槽的晶界夹角与晶界沟槽的深度之间的关系的表达式为:
6.根据权利要求3所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法,其特征在于,目标对象的晶界沟槽的深度与晶界吉布斯自由能之间的关系的表达式为:
7.一种钙钛矿微波介电陶瓷制备系统,其特征在于,所述钙钛矿微波介电陶瓷制备系统基于权利要求1-6任一项所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法实现,所述钙钛矿微波介电陶瓷制备系统包括:
8.一种计算机设备,包括:存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-6中任一项所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法。
10.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的钙钛矿微波介电陶瓷制备方法。
