ساخت و بررسی خواص ساختاری و دی‌الکتریکی سرامیک mg2tio4

در سال‌های اخیر تقاضا برای سرامیک‌های دی‌الکتریک کم‌هزینه و با کارایی بالا به دلیل پیشرفت‌های مداوم در سیستم­های ارتباطی بی‌سیم، در حال افزایش است. با توجه به اینکه هزینه‌ی ساخت سرامیک mg2tio4 نسبت به بقیه مواد کمتر است، لذا در تحقیق حاضر، ساخت سرامیک mg2tio4 به روش حالت‌جامد و بهینه‌سازی خواص دی‌الکتریکی آن در ناحیه‌ی مایکروویو و در فرکانس ghz 457/8 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ترکیب mg2tio4 را به عنوان ترکیب پایه در نظر گرفته و اثر ماده‌ی افزودنی و عناصر جانشانی شده، بر خواص ساختاری و تغییرات خواص دی‌الکتریک نمونه‌ها مطالعه شده است. به منظور بررسی ساختار بلوری و فازهای مختلف در نمونه‌ها، از آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و برای مطالعه ی ریزساختار از میکروسکوپ الکترونی (sem) استفاده شد. برای بررسی خواص دی‌الکتریک نمونه‌ها در ناحیه‌ی مایکروویو، یعنی ثابت دی‌الکتریک و تانژانت تلفات دی‌الکتریک ،ازتحلیل‌گر برداری شبکه (vna) کمک گرفته شد. در این پژوهش، تلاش ما بر این است که با استفاده از مواد افزودنی و عناصر جانشانی شده‌ی مناسب، ثابت دی‌الکتریک نمونه‌ها در محدوده‌ی 17-14 و تانژانت تلفات دی‌الکتریک در محدوده‎ی کوچک‌تر از به دست آید. بنابراین با جانشانی هم‌زمان یون mg با یون ni و جانشانی یون ti با یون sn در ساختار ترکیب، توانستیم به خواص دی‌الکتریک به صورت و با جانشانی هم‌زمان یون mg با یون mn و جانشانی یون ti با یون sn، به خواص دی‌الکتریکی دست پیدا کنیم. همچنین در بخش دیگری از تحقیق، با استفاده از اکسید سریم به عنوان ماده‌ی افزودنی توانستیم به خواص دی‌الکتریک مایکروویو عالی رسیده که برای کاربردهای موردنظر بسیار مناسب است.

Fabrication and study of the structural and dielectric properties of Mg2TiO4 ceramics

در سال‌های اخیر تقاضا برای سرامیک‌های دی‌الکتریک کم‌هزینه و با کارایی بالا به دلیل پیشرفت‌های مداوم در سیستم­های ارتباطی بی‌سیم، در حال افزایش است. با توجه به اینکه هزینه‌ی ساخت سرامیک Mg2TiO4 نسبت به بقیه مواد کمتر است، لذا در تحقیق حاضر، ساخت سرامیک Mg2TiO4 به روش حالت‌جامد و بهینه‌سازی خواص دی‌الکتریکی آن در ناحیه‌ی مایکروویو و در فرکانس GHz 457/8 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ترکیب Mg2TiO4 را به عنوان ترکیب پایه در نظر گرفته و اثر ماده‌ی افزودنی و عناصر جانشانی شده، بر خواص ساختاری و تغییرات خواص دی‌الکتریک نمونه‌ها مطالعه شده است. به In recent years, the demand for low-cost and high-performance dielectric ceramics has increased due to continuous advances in wireless communication systems. Due to the fact that the cost of synthesis of Mg2TiO4 ceramic is lower than other materials, so in the present study, has been studied the synthesis of Mg2TiO4 ceramic by solid state method and optimizing its dielectric properties in the microwave region and at the frequency of 8∙457 GHz. For this purpose, the composition of Mg2TiO4 is considered as the base composition and the effect of the additive and substituted elements on the structural properties and changes in the dielectric properties of the samples have been studied. X-ray diffraction (XRD) analysis was used to study the crystal structure and different phases in the samples and electron microscopy (SEM) was used to study the microstructure. A network vector analyzer (VNA) was used to investigate the dielectric properties of the samples in the microwave region, ie the dielectric constant ( ε _ r ) and the dielectric loss tangent (tan⁡δ). In this research, using suitable additives and substituted elements, we tried to find the dielectric constant of the samples in the range of 14-17 and the dielectric loss tangent in the region smaller than 3×〖10〗^(-4). Therefore, by substitution of Mg ion with Ni ion and substitution of Ti ion with Sn ion in the composition structure, we were able to obtain dielectric properties as ( ε _ r =14∙9,〖 tan〗⁡〖δ=2∙7×〖10〗^(-4) 〗) and with substitution of Mg ion with Mn ion and substitution of Ti ion with Sn ion, To obtain the dielectric properties ( ε _ r =14∙85,〖 tan〗⁡〖δ=5×〖10〗^(-5) 〗). Also in another part of the research, using cerium oxide as an additive, we were able to achieve excellent microwave dielectric properties ( ε _ r =16∙3,〖 tan〗⁡〖δ=5×〖10〗^(-5) 〗), which is very suitable for the intended applications.