本发明专利技术涉及一种中低介电常数烧绿石结构微波介质材料及其制备方法和应用。所述中低介电常数烧绿石结构微波介质材料包括：La<subgt;2‑</subgt;<subgt;x</subgt;Zr<subgt;2</subgt;O<subgt;7‑1.5x</subgt;主相和第二相；所述第二相包括MgO相和La<subgt;2</subgt;MgZrO<subgt;6</subgt;相；其中，其中0≤x≤0.2；所述MgO相的摩尔含量为0～47moL％，所述La<subgt;2</subgt;MgZrO<subgt;6</subgt;相的摩尔含量为0～16moL％，且MgO相和La<subgt;2</subgt;MgZrO<subgt;6</subgt;相摩尔含量不同时为0。
1、微波介质陶瓷(mwdc)是一种应用于微波频率波段作为电子电路中介质滤波器核心器件的功能陶瓷，随着通讯行业的不断发展，在电路集成化方面，传统的金属腔谐振器逐渐被尺寸小、质量轻的微波介质陶瓷所取代。近年来随着5g时代爆发式发展，对微波介质陶瓷的种类和需求量更是达到数以百万计。
2、合适的介电常数，较高的品质因数(q×f)，谐振频率温度系数近0是微波介质陶瓷的三个主要性能特征。介电常数系列化以适用于不同信号频段的器件使用，通过调节介电常数的大小来满足不同尺寸的器件要求；较高的品质因数从而能够保证器件在使用期间具有期间具有优良的选频特性；谐振频率温度系数近0是器件工作稳定的重要保证。目前来看，微波介质陶瓷作为滤波器的核心器件广泛应用于军事、民用、航空航天等各个领域。应用的领域不同，所对应的微波频段也不同。因此在现阶段的基础上进一步拓展微波介质陶瓷材料体系，以满足功能陶瓷器件的应用需求。
3、为了进一步满足5g通讯对于微波介质陶瓷的使用要求，我们需要在保证材料在具有特定的介电常数下满足具有较高的q×f值来保证微波通信设备高频大通量的使用要求。烧绿石结构(a2b2o7)的化合物组成种类繁多，且都具有潜在应用价值。而针对烧绿石结构化合物在中低介电常数的微波介质陶瓷方面的研究十分稀少。以la2zr2o7化合物为中低介电常数的烧绿石微波介质陶瓷的代表，成功制备la2zr2o7陶瓷并研究其介电性能。
>技术实现思路1、为此，本专利技术提供了一种中低介电常数烧绿石结构微波介质材料及其制备方法和应用。
2、第一方面，本专利技术提供了一种中低介电常数烧绿石结构微波介质材料，包括：la2-xzr2o7-1.5x主相和第二相；所述第二相包括mgo相和la2mgzro6相；其中，其中0≤x≤0.2；
3、所述mgo相的摩尔含量为0～47mol％，所述la2mgzro6相的摩尔含量为0～16mol％，且mgo相和la2mgzro6相摩尔含量不同时为0；
4、优选地，所述mgo相的摩尔含量为17～47mol％，所述la2mgzro6相的摩尔含量为0～16mol％；
5、更优选地，所述mgo相的摩尔含量为29～47mol％，所述la2mgzro6相的摩尔含量为0～11mol％。
6、本专利技术中，通过在la2zr2o7陶瓷中添加mgo得到la2zr2o7-mgo陶瓷，提高了介电性能。优选地，通过研究la2zr2o7-mgo陶瓷中la位非化学计量比，制备la2-xzr2o7-1.5x-mgo陶瓷(0≤x≤0.2)，抑制la2mgzro6形成，进一步改善其介电性能。
7、较佳的，x＝0.12～0.2，更优选x＝0.16。
8、较佳的，所述烧绿石结构微波介质材料介电常数为22.3～24.9，q×f值为17100～59200。
9、较佳的，所述烧绿石结构微波介质材料密度为5.66～6.07g/cm3。
10、第二方面，本专利技术提供了一种中低介电常数烧绿石结构微波介质材料的制备方法，包括：
11、(1)将mg源、la源和zr源按化学式ala2-xzr2o7-1.5x-bmgo称量并混合，得到混合粉体；
12、(2)将混合粉体在1250～1300℃下预烧至少4小时，得到合成粉体；
13、(3)将所得合成粉体再经球磨、造粒和成型后，得到陶瓷坯体；
14、(4)将陶瓷坯体经排胶后，先升温至1550～1675℃下保温4～6小时，再降温至1000～1200℃下保温4～6小时，得到所述中低介电常数烧绿石结构微波介质材料。
15、本专利技术中，成功制备烧绿石结构la2zr2o7陶瓷，研究了其介电性能，发现其有较宽的烧结温度区域。通过在其中添加mgo提高了其介电性能，同时发现有新的第二相la2mgzro6产生。优选，通过非化学计量比减少la源，得到la2-xzr2o7-1.5x-mgo陶瓷，la2mgzro6相在la2-xzr2o7-1.5x-mgo陶瓷中含量减少，有助于进一步减小介电常数，提高其q×f值，拓宽了烧绿石结构陶瓷在中低介电常数陶瓷领域的应用，拓展应用市场。
16、较佳的，步骤(1)中，所述mg源为mgo粉体或碱式mgco3粉体；所述la源为la2o3粉体；所述zr源为zro2粉体。
17、较佳的，步骤(1)中，x＝0～0.2，优选为x＝0.12～0.2，更优选为x＝0.16。
18、较佳的，步骤(1)中，a＝0.5～0.9，b＝0.1～0.5。
19、较佳的，步骤(2)中，在造粒时需加入粘结剂，所述粘结剂为聚乙烯醇水溶液；所述聚乙烯醇水溶液的浓度为4～8wt％。
20、较佳的，步骤(3)中，所述排胶的温度为400～600℃，时间为1～2小时；所述升温的速率为4～10℃/分钟；所述降温的速率为1～5℃/分钟。
21、第三方面，本专利技术提供了一种中低介电常数烧绿石结构微波介质材料在微波通讯领域中的应用。
22、有益效果：
23、本专利技术制备的烧绿石结构la2zr2o7微波介质陶瓷材料介电常数为24.7，谐振温度系数为-41.69ppm/℃，q×f值18300ghz和烧结制度为1575℃/4h。可通过在la2zr2o7中添加mgo优化了介电性能，同时产生新的第二相la2mgzro6。针对la位采用非化学计量比减少la的含量，得到la2-xzr2o7-1.5x-mgo陶瓷，la2mgzro6相在la2-xzr2o7-1.5x-mgo陶瓷中随着la含量减少而降低，有助于进一步减小介电常数，提高其q×f值。最终在x＝0.16得到最佳la1.84zr2o6.76-mgo陶瓷介电性能，介电常数为22.9，q×f值59200ghz和谐振温度系数为-44.6ppm/℃。拓宽了烧绿石结构陶瓷在中低介电常数陶瓷领域的应用，可作为微波移动通讯用天线、基板等电子元器件的关键核心材料，广泛用于第五代移动通讯行业。
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【技术保护点】
1.一种中低介电常数烧绿石结构微波介质材料，其特征在于，包括：La2-xZr2O7-1.5x主相和第二相；所述第二相包括MgO相和La2MgZrO6相；其中，其中0≤x≤0.2；
2.根据权利要求1所述的中低介电常数烧绿石结构微波介质材料，其特征在于，x＝0.12～0.2，更优选x＝0.16。
3.根据权利要求1或2所述的中低介电常数烧绿石结构微波介质材料，其特征在于，所述烧绿石结构微波介质材料介电常数为22.3～24.9，Q×f值为17100～59200；
4.一种中低介电常数烧绿石结构微波介质材料的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Mg源为MgO粉体或碱式MgCO3粉体；所述La源为La2O3粉体；所述Zr源为ZrO2粉体。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，x＝0～0.2，优选为x＝0.12～0.2，更优选为x＝0.16。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，a＝0.1～0.5，b＝0.5～0.9。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在造粒时需加入粘结剂，所述粘结剂为聚乙烯醇水溶液；所述聚乙烯醇水溶液的浓度为4～8wt％。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述排胶的温度为400～600℃，时间为1～2小时；所述升温的速率为4～10℃/分钟；所述降温的速率为1～5℃/分钟。
10.一种权利要求1-3中任一项所述的中低介电常数烧绿石结构微波介质材料在微波通讯领域中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种中低介电常数烧绿石结构微波介质材料，其特征在于，包括：la2-xzr2o7-1.5x主相和第二相；所述第二相包括mgo相和la2mgzro6相；其中，其中0≤x≤0.2；
2.根据权利要求1所述的中低介电常数烧绿石结构微波介质材料，其特征在于，x＝0.12～0.2，更优选x＝0.16。
3.根据权利要求1或2所述的中低介电常数烧绿石结构微波介质材料，其特征在于，所述烧绿石结构微波介质材料介电常数为22.3～24.9，q×f值为17100～59200；
4.一种中低介电常数烧绿石结构微波介质材料的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述mg源为mgo粉体或碱式mgco3粉体；所述la源为la2o3粉体；所述zr源为zro2粉体。
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【专利技术属性】
技术研发人员：林慧兴，陈博，姜少虎，何飞，彭海益，任海深，姚晓刚，谢天翼，顾忠元，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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