Las cerámicas dieléctricas de microondas son la piedra angular de los dispositivos de comunicación inalámbrica, ampliamente utilizados en comunicaciones móviles, radares satelitales, GPS, Bluetooth y aplicaciones WLAN. Los componentes fabricados con estos materiales cerámicos, como filtros, resonadores y antenas dieléctricas, se utilizan ampliamente en redes de comunicación inalámbrica.
A medida que las frecuencias de comunicación inalámbrica se extienden a bandas más altas, los problemas de retraso de la señal se vuelven cada vez más prominentes. Constantes dieléctricas bajas (εr ) puede reducir los efectos del acoplamiento electromagnético, minimizando efectivamente los retrasos en la señal.
En consecuencia, el desarrollo de nuevos materiales cerámicos con constantes dieléctricas bajas se ha convertido en un tema crítico en este campo. Además, explorar los mecanismos de respuesta dieléctrica intrínsecos de las cerámicas dieléctricas para proporcionar orientación teórica para mejorar el rendimiento es un enfoque clave para los investigadores en este campo.
El grupo de investigación dirigido por el profesor Zidong Zhang de la Universidad de Shandong ha informado recientemente sobre un nuevo sistema pionero de cerámica dieléctrica de microondas liviana, de baja constante dieléctrica y de bajas pérdidas. Este innovador sistema presenta una [PO4 fuertemente covalente ] estructura tetraédrica, que incorpora LiO2 de bajo punto de fusión y se introducen elementos de tierras raras para lograr valores de factor de alta calidad (Q·f).
Basado en el LiO2 -Ln2 O3 -P2 O5 diagrama de fase ternario, el LiLn(PO3 )4 (Ln =La, Sm, Eu) se sintetizó con éxito a temperaturas de sinterización inferiores a 950 °C, que exhiben una constante dieléctrica baja (5,05–5,26), un factor de alta calidad (41.607–75.968 GHz) y baja densidad (3,04 –3,26 g/cm 3 ), mostrando un rendimiento general excepcional entre los materiales de bajo dieléctrico.
El equipo publicó su reseña en el Journal of Advanced Ceramics. el 14 de mayo de 2024.
"En este trabajo, nuestro equipo de investigación informó sobre un sistema de bajo dieléctrico basado en fosfatos. Basado en estudios sistemáticos de ortofosfatos (-PO4 ) y pirofosfatos (-P2 O7 ), identificamos un sistema de metafosfato dentro de las regiones estables del diagrama de fases del fosfato. Al optimizar las condiciones de preparación, logramos excelentes propiedades dieléctricas.
"Además, teniendo en mente las futuras aplicaciones del dispositivo, el equipo de investigación diseñó un prototipo de antena de parche de microcinta. Las mediciones prácticas coinciden estrechamente con los resultados de la simulación, lo que demuestra el excelente rendimiento de la antena", afirmó el profesor Zhang de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Shandong. Universidad. El profesor Zhang también se desempeña como subsecretario general de la rama de metamateriales de la sociedad china de investigación de materiales.
"Además, en este estudio, realizamos cálculos de primeros principios basados en la evolución de la estructura cristalina y realizamos cálculos teóricos P-V-L utilizando datos XRD experimentales. Estos cálculos corroboraron las propiedades de los enlaces químicos, cuantificando el impacto de los parámetros de los enlaces químicos en el rendimiento dieléctrico de las microondas. y explorar los mecanismos de respuesta intrínsecos de las propiedades dieléctricas.
"Además, al examinar las contribuciones intrínsecas a la respuesta dieléctrica de las microondas mediante espectroscopia de vibración reticular, extrapolamos el límite de baja pérdida en las frecuencias de microondas. Este análisis indica el potencial de esta estructura para lograr una pérdida aún menor", afirmó el profesor Zhang.
El equipo de investigación aspira a que este estudio ofrezca nuevas opciones de materiales para dispositivos de RF. Además, la exploración de límites de bajas pérdidas y la investigación de la relación entre estructura y desempeño pueden proporcionar orientación teórica para la modificación de materiales. Esto facilitará el desarrollo de la comunicación por ondas milimétricas y mejorará el retraso de la señal.
El primer autor es Huanrong Tian de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Shandong. Otra contribución incluye al profesor Yao Liu de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Shandong, y Xiaohan Zhang, profesor Haitao Wu de la Escuela de Medio Ambiente y Materiales. Ingeniería en la Universidad de Yantai.
