傳統尖晶石氧化物陶瓷在單一功能上表現出色——如MgAl₂O₄的優異微波性能和MnFe₂O₄的負溫度系數特性，但二者存在固有缺陷——前者因超高電阻率無法實現熱敏功能，后者因Fe³⁺/Fe²⁺變價導致高溫電學失穩。這就導致尖晶石氧化物陶瓷無法跟上5G/6G通信技術發展的步伐——。特別是在毫米波通信頻段向Ku/Ka波段拓展的需求下，微波介質陶瓷需兼具三項關鍵特性：可調諧的介電常數（ε_r），滿足器件微型化需求；高Q·f值，可增強頻率選擇性；接近零的諧振頻率溫度系數（τ_f），確保熱穩定性。最近，中科院新疆理化技術研究所（新疆理化所）科研人員最新研究取得的進展發表在《先進陶瓷》（Journal of Advanced Ceramics）上。

論文地址：https://www.sciopen.com/article/10.26599/JAC.2025.9221153

多功能微波-熱敏陶瓷材料結構、性能和應用

中科院新疆理化所科研人員曾通過固溶設計制備的Mg_0.8Mn_0.2Al_1.6Fe_0.4O₄陶瓷將B值提升至8056 K，但受限于氧空位誘導的電荷失衡和非阿倫尼烏斯行為，導致微波性能與熱敏線性度難以兼容。近期，研究人員針對Mg-Al-Mn-Fe-O尖晶石陶瓷在高溫下電學性能非線性及微波損耗等問題，提出了基于Sc³⁺晶格錨定效應調控價態平衡，同步抑制氧空位擴散并強化八面體鍵價的策略。

實驗結果表明，在200℃至1000℃超寬溫域內實現了高度線性熱敏特性，滿足寬溫域溫度傳感的線性度需求。同時，研究實現了尖晶石陶瓷低ε_r、超高Q·f?及近零τ_f的平衡。基于該材料制備的圓柱介質諧振天線在12 GHz衛星通信頻段實現了92%的輻射效率與6.28 dBi的增益，驗證了其在衛星通信前端模塊中的工程應用潛力。

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