電磁場/波是信息和能量的常見形式。影響“材料-電磁”相互作用的基本物性參數(shù)之一是介電常數(shù)（ε）。材料在交流或射頻頻段的介電常數(shù)一直被認為正值,就低介而言,相關(guān)絕緣介質(zhì)只能接近而無法達到空氣的介電常數(shù)（ε～1）。介電常數(shù)更“低”,甚至進一步為負則被視為超常性能,曾經(jīng)被認為是不可能實現(xiàn)的性能。實際上,在各種電子器件所對應的特定頻段,材料介電常數(shù)可以為負。近年來,負介材料的諧振、頻散、損耗等相關(guān)特性和局域場、表面波等新穎性能越來越被深入認識。與正介材料相比,負介材料和電磁場的相互作用發(fā)生根本性變化,負介材料已經(jīng)和正在催生天線、雷達、隱身、儲能、傳感、晶體管等領(lǐng)域許多變革性技術(shù)。負介性能最早在人工陣列超材料中觀察到。事實上,負介性能也可以基于材料本征特性實現(xiàn)。在常規(guī)材料中實現(xiàn)負介性能,其機理與人工結(jié)構(gòu)超材料類似,因而屬于超材料范疇。經(jīng)過十幾年的研究,負介材料的很多現(xiàn)象和規(guī)律已經(jīng)明確。但是,如何結(jié)合研究比較透徹的“正介”電介質(zhì)理解負介材料?負介機理有哪些類型?負介材料的組分設(shè)計有何依據(jù)?基于這些考慮,本文以鈦酸鋇基材料這種常見電介質(zhì)為研究對象,以物理現(xiàn)象比較豐富的逾滲復合為主要手段,在國內(nèi)外研究... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１電介質(zhì)的在Ｌｏｒｅｎｔｚ介電諧振附近的介電常數(shù)（實部與虛部）??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｌｏｒｅｎｔｚ－ｔｙｐｅ?ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ?（ｒｅａｌ?ａｎｄ?ｉｍａｇｉｎａｒｙ?ｐａｒｔ）?ｏｆ?ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??

?山東大學博士學位論文???推出交流電導率的表達式為：??？，?Ｎｅ２??２Ｊ〇?２ｍ?Ｊ６）Ｓｆ＼?ｄ－１５）??ａ０?－ｃｏ?＋?ｊａｙ?ｏ０?－?ａ?＋?ｊｃｏｙ??結(jié)合＞／?＝?ｐｖ＝ｉＶｅｖ?＝?Ａ＾／ｔｙｘ和式（１－５），可以得到下式：??Ｐ?＝?ｊ／ｊｃｏ?＝?（ｃｊ（ｃ〇）／ｊ（〇）Ｅ?（１－１６）??由于Ｄ?＝?％五＋尸＝?五，將式（１－１６）帶入后得到：＃？）－￡。＝〇＂（似）／＞，進一??步變換后可以得到介電常數(shù)與電導率的一般表達式：??剩，＋迦?（１－１７）??在導體中，〇；０＝０，結(jié)合（１－１５）和（１－１７），得到導體的介電常數(shù)表達式為：??？）＝？－爲?（１＇１８）??該式也被定義為導體的Ｄｒｕｄｅ介電模型［１８］，進一步得到相對介電常數(shù)的表達式??為式（１－１９）。繪制后，得到Ｄｒｎｄｅ型介電常數(shù)曲線圖，如圖１－２所示。??２??？）?＝?１＿?點?（１４９）??Ｖ?／?＜??ｃｏ??圖１－２良導體的Ｄｒｕｄｅ模型介電常數(shù)（實部與虛部）示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｄｒｕｄｅ－ｔｙｐｅ?ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ?（ｒｅａｌ?ａｎｄ?ｉｍａｇｉｎａｒｙ?ｐａｒｔ）?ｏｆ?ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ??５??

?山東大學博士學位論文???填料的形貌、分布、含量、電導率等參數(shù)對負介電的實現(xiàn)和數(shù)值大小的調(diào)控具有??顯著的影響［２３，２４］。??（ａ）?一?（ｂ）ｎ??ＬＬＬＬ??導電填料含量?導電填料含量??圖１－３逾滲復合材料中電導率（ａ）和介電常數(shù)（ｂ）隨著導體填料含量變化趨勢示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?（ａ）?ａｎｄ?ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ?（ｂ）?ｏｆ?ｐｅｒｃｏｌａｔｉｎｇ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ?ａｓ?ａ??ｆＵｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｆｉｌｌｅｒ’ｓ?ｃｏｎｔｅｎｔ??導體／絕緣體逾滲復合材料為射頻負介材料提供了豐富的材料體系。一般導??體可以為金屬或?qū)щ娞疾牧�，絕緣基體可以為陶瓷或者樹脂。近年來，在陶瓷基??逾滲復合材料和樹脂基逾滲復合材料中均報道了負介電性能。Ｓｈｉ［１５］等人在制備??了?Ｎｉ／Ａｈ〇３復合材料，當Ｎｉ的含量達到３１ｗｔ％時，表現(xiàn)出負介電常數(shù)，隨著Ｎｉ??的含量進一步增加至３５?ｗｔ％，在整個測試頻段１０?ＭＨｚ－１?ＧＨｚ表現(xiàn)為負介電常??數(shù)，負介電數(shù)值較大，約為－１０５?（圖ｌ－４ａ）。Ｃｈｅｎｇ％等人通過浸漬－碳化的方法在??Ｓｉ３Ｎ４基體中負載蔗糖，進一步碳化得到無定形導電碳網(wǎng)絡(luò)，并在ｌＯＭＨｚ－ｌＧＨｚ??獲得較低的負介電數(shù)值，約為－１０２?（圖ｌ－４ｂ）。Ｔｓｕｔａｏｋａ等人在聚苯硫醚（ＰＰＳ）基??體中添加Ｃｕ［２６］、Ｃｏ［２７］、Ｆｅ５〇Ｃｏ５〇合金［２８］等導電填料，在ｌＧＨｚ－１０ＧＨｚ獲得了一??系列負介電性能。研究表明片狀比球狀的導電填料更易在較低的含量下實現(xiàn)負介??電性能，并證實

【參考文獻】：
期刊論文
[1]負介材料:超材料的分支[J]. 范潤華.  中國材料進展. 2019(04)
[2]大功率微波真空管用氮化鋁基高導熱微波吸收材料[J]. 于亮,周武平,熊寧,呂大銘.  真空電子技術(shù). 2008(02)
[3]氮化鋁基微波衰減材料的研究進展[J]. 石明,魯燕萍.  硅酸鹽通報. 2005(06)

博士論文
[1]負介材料的異質(zhì)復合構(gòu)筑與性能調(diào)控[D]. 解培濤.山東大學 2019
[2]鐵氧體逾滲復合材料的超常電磁性能[D]. 陳敏.山東大學 2018
[3]陶瓷基逾滲復合材料的弱負介電性能調(diào)控[D]. 程傳兵.山東大學 2018
[4]基于BiFeO3材料的性能調(diào)控及其在超材料中的應用研究[D]. 李強.電子科技大學 2018
[5]異質(zhì)復合材料的原位制備與雙負性能[D]. 孫凱.山東大學 2017
[6]零折射率材料的性質(zhì)與應用研究[D]. 羅杰.蘇州大學 2016
[7]錳酸鍶鑭的摻雜改性與雙負機理[D]. 燕克蘭.山東大學 2015

碩士論文
[1]硅基負電容場效應晶體管研究和制備[D]. 李慶龍.西安電子科技大學 2018



本文編號：3533262