隨著5G/6G通信技術向空天地海一體化網絡演進，傳統功能陶瓷在寬溫域內同步實現穩定微波信號傳輸與精準溫度傳感的核心材料瓶頸愈發顯著。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（εr），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（τf），確保熱穩定性。同時，負溫度系數熱敏陶瓷作為系統“熱管理器”，需在寬溫域內具備高線性度與高B值以實時校準溫度漂移。尖晶石陶瓷在單一功能領域表現突出，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。
前期，中國科學院新疆理化技術研究所科研人員通過固溶設計制備的Mg0.8Mn0.2Al1.6Fe0.4O4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εr、超高Q·f?及近零τf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。
相關研究成果發表在《先進陶瓷》（Journal of Advanced Ceramics）上。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院相關項目等的支持。
論文鏈接
多功能微波-熱敏陶瓷材料結構、性能和應用
本文鏈接：6G射頻前端用多功能微波-熱敏陶瓷材料研究獲進展http://www.sq15.cn/show-12-1677-0.html
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