创新项目模版2.doc

附件3 校 级大学生创新创业训练计划项目合 同 书项目名称：3G移动通讯用高Q微波介质陶瓷的研究 项目编号： 2012CXCY092 项目所属一级学科： 材料科学与工程 项目负责人： 穆颖 项目组成员： 陈振浩 张斌 袁小燕 朱波星 起止时间： 2012.6-2013.4 指导教师： 左 如 忠 教授 所在院系： 材料科学与工程学院 合肥工业大学创新学院填表说明1、项目合同书要按顺序逐项填写，空缺项要填“无”。要求一律用A4纸双面打印，于左侧装订成册。2、项目合同书中栏目“一至八”由学生填写，栏目“九至十一”由教师填写，栏目“十二”由学院负责人填写。 3、项目合同书由所在学院审查、签署意见后，一式二份（均为原件），报送创新学院。项目名称3G移动通讯用高Q微波介质陶瓷的研究项目来源 教师的科研项目 学生自选题目资助经费2000元项 目完成时间2013.4申请人(团队)姓名学号性别身份证号码年级专业联系电话手机E-mail穆颖20101632机10-01无159224249631508157115陈振浩20101619机10-01无18756075332137915788qq,com张斌20101609机10-01袁小燕20091598机10-01朱波星20101646机10-01无13155150229331850229一、项目研究背景 随着现代通讯技术的发展，特别是信息化的浪潮席卷全球的今天，为满足通讯和信息终端便携化、轻量化和小型化，人们在努力减小谐振电路的尺寸。因此寻求高介电常数、高品质因数Qf和低频温度系数的材料和发展多层片式元件一直是研究的热点。微波陶瓷材料即是一种满足上述要求的新型功能电子陶瓷。经过多年的发展，微波陶瓷已经成为主要用于用作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件。可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。随着科学技术日新月异的发展，通信信息量的迅猛增加，以及人们对无线通信的要求，使用卫星通讯和卫星直播电视等微波通信系统己成为当前通信技术发展的必然趋势。 2、 国内外的研究现状及研究意义 微波介质陶瓷（MWDC）是应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段，300MHz300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是近年来国内外对微波介质材料研究领域的一个热点方向。近年来，移动通讯、卫星通信、军用雷达、全球卫星定位系统（GPS）、蓝牙技术、无线局域网等现代通信技术得到了快速发展。这些通信装置中使用的微波电路一般由谐振器、滤波器、振荡器、衰减器、介质天线、微波集成电路基片等元件组成，微波介质陶瓷（MWDC）是其制备的关键基础材料。用微波介质陶瓷制作的元器件具有体积小、质量轻、性能稳定、价格便宜等优点。目前微波陶瓷材料和器件的生产水平以日Murata公司、德EPCOS公司、美Trans-Tech公司、Narda MICROWAVE-WEST公司、英Morgan Electro Ceramics、Filtronic等公司为最高。其产品的应用范围已在300MHz40GHz系列化，年产值均达十亿美元以上。国外介质陶瓷材料发展具有综合领先水平的是日本、美国等发达国家。日本在介质陶瓷材料领域中一直以全列化、产量最大、应用领域最广、综合性能最优，占据了世界电子陶瓷市场50的份额。美国在电子陶瓷的技术研发方面走在世界前列，但是产业化应用落后于日本，大部分技术停留在实验室阶段。目前，美国电子陶瓷产品约占世界市场份额的30%，居全球第二位。目前世界电子陶瓷的市场规模达到1300亿美元左右。未来几年需求量每年将以1520%的速度增长，到2015年需求量将突破2100亿美元。我国特陶企业集中分布在北京、上海、天津、江苏、山东、浙江、福建、广东等沿海城市和地区以及华中部分城市地区，西南西北等偏远地区以原军工三线企业为主。在我国电子陶瓷行业中，股份制和三资企业具有最强的竞争力。国内微波介质陶瓷材料及器件的生产，在技术水平、产品品种和生产规模上与国外相比有较大差距。我国特种陶瓷产业目前主要存在产业规模小、技术创新弱、研发投入少、品牌知名度不高、工艺和装备水平低、能耗高、融资困难、无序竞争等问题，特别是企业缺乏创新能力，产业缺乏创新平台，严重制约了特种陶瓷产业由量向质的飞跃提升。我国从事特种陶瓷开发研制的高校、科研院所和生产企业已超过300家，其中研发生产功能陶瓷的单位占63.6%，研发生产结构陶瓷的单位占36.4%。中国科学院、上海硅酸盐研究所、清华大学等对我国特种材料研究起到了重要的推动作用。目前微波介质陶瓷已在便携式移动电话、汽车电话、无绳电话、电视卫星接收器、军事雷达等方面被用来广泛制造微波介质滤波器和谐振器，在现代通信工具的小型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。新型陶瓷具有诸多优良特性，对于提高器件特性、降低能耗等具有重要的意义，而且新型陶瓷一直在提高性能的基础上进一步朝着小型、薄膜化、集成化坚固、耐高温、绝缘、易成型、低廉等优点发展，有些研究还进一步追求高功能、多功能。新型陶瓷材料的使用量日益增多，适用范围在不断扩大，使得研究方向扩大，同时新型陶瓷的发展促进了信息工业的发展，推进了信息化。从近年来世界发展所涌现出的问题来看，特别是能源、环境、公害等方面人们对陶瓷抱有很大希望。就市场而言，微波介质陶瓷主要是用于制作微波介质谐振器，而目前的微波介质谐振器的主要应用市场在移动通信领域。据统计，我国是移动通信用微波介质谐振器的最大市场。预计我国每年对微波介质谐振器、滤波器的需求将超过两亿，目前基本依赖进口，按每只价格0.5 0.9美元计算，国家将花去两亿美元以上的外汇，而且也不利于自主技术的进步。因此，研制拥有自主知识产权的微波介质陶瓷新材料，开发微波元件的结构设计、加工技术以及快速检测技术，促进我们微波介质陶瓷高技术产业的形成与发展，成为事关国家长远发展和国家安全的战略性、前沿性和前瞻性的高技术问题。三、项目研究的主要内容及目标 本次创新实验是研究3G移动通讯用高Q微波介质陶瓷，针对陶瓷的掺杂改性及其微波特性，目标是是中等介电常数，超高Q值的微波介质陶瓷材料。介电常数大于3050，品质因素Q大于60000，频率温度系数近零。()(BZN)属于A(B1/3B2/3)型复合钙钛矿化合物，是一种很有发展潜力的微波介质陶瓷材料，具有无序立方钙钛矿结构，室温下晶格常数a=0.4094nm，谐振频率温度系数=+30/，=41，Q=5400。采用传统的固相烧结法制备()()微波介质陶瓷，利用XRD研究该系统的有序无序结构。系统随取代量的增加，晶体结构逐渐由无序立方相转变为有序的赝立方相(高角度衍射峰展宽)，晶体对称性下降，晶格常数降低，衍射峰向高角度偏移。系统中生成了12和11超晶格，表明有序无序相转变的发生。相转变是由钙钛矿晶胞中氧八面体的畸变造成的，可由高角度衍射峰的展宽和分裂证明。氧八面体畸变是有序-无序相转变的根本原因。复合钙钛矿结构的陶瓷材料具有较好的介电性能：34，Qf=2000085000GHz，0ppm/，但是Q值重复性很差，除原料纯度，制备工艺的影响外，BCZN材料Q值的低重复性被认为与B位离子的有序度难于控制及Co的变价有关。类型的复合钙钛矿结构陶瓷材料，其Q值强烈依赖于B位离子的有序度，B位离子的有序度越高，其Q值越大，本次实验主要研究以材料为研究对象改变B位离子掺杂的比例对BZN陶瓷烧结性、微结构及微波介电性能的影响。B位离子的电荷差价越大，其有序度越高，因此实验中尝试用高价离子取代低价离子改变材料的微结构和微波介电性能。四、项目创新特色概述(50字以内) 本实验通过提高B位离子的有序度，从而获得更好的Q值的重复性，同时用高价离子取代低价离子改变材料的微结构和微波介电性能。五、项目实施方案及实施计划 原料采用、及其他位（A位则替换离子，B位则掺杂改变微结构）：采用热压铸成形，开始造粒，烘干后在11001200下预烧2小时，将干燥的坯料，加水搅拌，过粗筛。然后将料焙烧，陶瓷片在14001550下烧结2小时。分检，然后X射线衍射仪进行XRD分析其微结构利用各种仪器测试其性能。本工艺优点是材料消耗少，费件可回收，产品尺寸精度高，操作简单便于操作和掌握，劳动条件良好。六、成员分工情况 陈振浩 通讯性能表征张斌 BZN的工艺 袁小燕 微波介质陶瓷烧结工艺 朱波星 介质陶瓷的微结构表征七、预期成果及成果形式1、研究论文：根据对陶瓷的掺杂改性的研究，争取发表一篇相关的学术论文或者发明专利。2、改进方案： 对于在陶瓷的制备与测试过程中所遇到的困难，提出一套自己的解决方案。 3、投入生产： 在对高Q微波陶瓷进行实验测试的基础上，使产品具有实现大量化的可能性。八、资助经费使用计划（详细填写） 实验原料 1000元 实验设备XRD分析、SEM分析等 500元 咨询费、材料费、论文版面等 500元申请人签名： 年 月 日指导教师姓 名左如忠性别男出生年月1971.5职 称教授、博导职务所属院系材料学院联系电话手九、指导教师科研项目情况 目前正在主持2项国家基金项目，1项安徽省杰出青年基金项目，1项目长三角联合科技攻关项目。十、指导教师能否提供实验设备及实验场地，如何解决？ 左老师团队建有电子陶瓷与器件研究所，拥有创新实验所需要所有实验设备，包括陶瓷材料的制备，成型烧结，以及各种微波性能测试的矢量网络分析仪。其他大型设备如