(无机)介电材料与元器件：第二篇 电子陶瓷材料 第一章 低介装置瓷.ppt

?介电材料与器件? * （二）高纯、单分散、均匀掺杂、高烧结活性纳米粉体的可控制备 揭示和分析非化学剂量比缺陷（例如反位缺陷和掺杂多位缺陷等）的形成机制，探索高纯、均匀掺杂和化学剂量比的单分散球形超微粉体的可控合成途径；研究粉体形貌和晶体结构特性对透明陶瓷制备过程中微结构的形成和演变的影响规律。 ?介电材料与器件? * （三）透明陶瓷激光材料的制备和微结构调控 研究掺杂、晶界相对微结构形成与性能影响规律；成型、烧结技术与微结构的形成规律；高透光、高致密微结构实现中的反应动力学与热力学规律；均匀及非均匀梯度掺杂、多掺杂及复合结构对材料激光与光热性能的影响规律。 ?介电材料与器件? * （四）纳、微米尺度多晶体系光物理机理 研究晶粒与晶界的尺寸对光学性能的影响规律；纳微尺度上不同有序度结构的光散射、吸收及发射特性；缺陷种类与分布对光学性能的影响规律；不同晶系的陶瓷材料的多样性微结构、界面特征对光性能的影响; 透明陶瓷中激活离子的种类、掺杂量与分布状态对激光的产生及其影响规律。 ?介电材料与器件? * （五）透明陶瓷激光材料的特性表征和应用前景评估 配合材料制备，通过和同类激光晶体的比较，开展宏观散射和吸收特性的表征；探索材料新结构（复合结构等）和新泵浦方式（低量子亏损泵浦等）与激光输出特性的关系，由此发展适合激光陶瓷材料的先进评估手段；在kW级固体激光平台上，择优开展激光输出性能和应用前景评估，为材料的研制及其应用提供参考和依据。 ?介电材料与器件? * 激光陶瓷 ?介电材料与器件? * 激光陶瓷 优势：大尺寸；易掺杂 ?介电材料与器件? * ?介电材料与器件? * 透微波材料 天线窗和天线罩 透波材料是飞行器眼睛的重要组成部分。 性能要求： 　防热隔热；承载；抗冲击；透波；耐候；气密 ?介电材料与器件? * 高速飞行器几种透波材料 二氧化硅体系，主要为石英玻璃，石英陶瓷材料与硅质纤维织物增强二氧化硅基复合材料； 氮化硼体系，主要为氮化硼陶瓷与氮化硼/二氧化硅复相陶瓷； 氮化硅体系，主要为单相和复相的氮化硅陶瓷和硅氧氮陶瓷； 磷酸盐体系，主要为硅质纤维增强磷酸铝，磷酸铬等 有机硅树脂体系，主要为硅质纤维或织物增强有机硅树脂。 ?介电材料与器件? * 天线罩设计 良好的气动外形，气动阻力小，能减少气动加热而且结构的热防护性好。 透波性好，还要求电磁波透过时畸变尽可能小。 具有足够的强度和刚度，应有密封措施。 为了有效地通过电磁能量，天线罩的材料必须选用透波的介电材料，且具有较高的强度特性。目前应用最多的材料 玻璃钢、陶瓷塑料、微晶玻璃、石英玻璃、有机玻璃、陶瓷材料 每种材料都有具体的适用范围。 ?介电材料与器件? * 天线罩的结构 防空导弹大型透波天线罩结构 ?介电材料与器件? * ?介电材料与器件? * 天线罩材料 材料的介电性能(介电常数和损耗角正切)直接影响天线罩的电性能,是选择材料的重要依据。 损耗角正切(tgδ)越大,电磁波能量透过天线罩过程中转化为热量而损耗掉的能量就越多。 介电常数(ε)越大,则电磁波在空气与天线罩壁分界面上的反射就越大,这将降低传输效率。 因此,要求天线罩材料的损耗角正切低至接近于零,介电常数尽可能小,以达到“最大传输”和“最小反射”的目的。 低介电常数的材料还能给天线罩带来宽频带响应,允许放宽壁厚公差,从而降低制造成本。 ?介电材料与器件? * 由于飞行中的天线罩要承受由空气动力和纵向或横向加速度引起的机械应力,因此要求天线罩材料在满足对其耐热性能和介电性能要求的同时,必须具有足够的力学性能和抗雨蚀的能力; 超音速导弹飞行时的气动加热,会在天线罩罩壁上产生一个很高的升温速率,在沿天线罩轴线方向和罩壁的法线方向形成二个温度梯度,从而在天线罩的内部产生一个很大的热应力,因此天线罩材料必须具有很低的热膨胀系数和优良的抗热冲击的能力。 ?介电材料与器件? * 除了要考虑材料的高温介电性能能否满足使用要求外,还要考虑材料的防热性能和高温承载性能能否满足要求。 在高温作用下,材料性能会发生改变,如组织结构改变,反应引起化学成分改变,组分质量比改变,材料热物理性改变等。 ?介电材料与器件? * 随着航空航天技术的发展,选用作天线罩的透微波陶瓷材料经过了如下的发展路线: 纤维增强塑料----氧化铝陶瓷----微晶玻璃----石英陶瓷复合材料。 目前各军事强国都在研制发展新型精确制导地/地、地/空、高马赫数巡航导弹、反辐射和反弹道导弹,促使天线罩材料向高性能、多功能方向发展。 天线罩材料的选择必须考虑相应应用领域，如中程导弹机动飞行弹头由于飞行时间长，石英陶瓷材料无法承载热应力要求，改用复合材料或复相陶瓷。 ?介电材料与器件? * 习题 电介质材科的导热机制是什么?高热导率晶体应具有结构特点?