新型微波介质陶瓷的高温介电响应及无线温度传感天线研究

基本信息
批准号:51472138
项目类别:面上项目
资助金额:83.00
负责人:岳振星
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张杰,袁礼新,张晓智,施赟舟,曲海默,张曜
关键词:
微结构调控介电性能微波介质陶瓷
结项摘要

Passive wireless sensors are the key devices for web of things and wireless sensing networks used in harsh environment. The high-temperature dielectric materials with high sensitivity are the basis for wireless temperature sensing antennas. This project will study on the dielectric response of microwave dielectric ceramics at high temperature and the sensing properties of wireless temperature reconfigured antennas for passive wireless temperature sensing applications. The effect mechanism of defect structures in dielectrics on dielectric dissipation at high temperature will be investigated in detail. The possible technical routes to decrease the high-temperature dielectric dissipation through defect control methods and to increase temperature sensitivity through microstructure control techniques will be also investigated. The novel type of wireless temperature sensing antennas will be designed on the basis of new low-loss dielectric materials and its radiation properties will be characterized detaliedly.The relationship between the behaviors of antenna and the properties of material will be established. New high-temperature microwave dielectric ceramics and high-senstitvity antennas will be developed for wireless temperature sensing applications.These studies will not only lay the foundation for the design and application of new passive wireless temperature sensing antennas but also open up the new application fields for microwave dielectric ceramics.

无源无线传感器是应用于恶劣环境下的物联网和无线传感网络的关键器件,而高灵敏度高温介质材料是无线温度传感天线的基础。本项目将面向无线温度传感应用,开展新型微波介质陶瓷的高温介电响应及无线温度重构天线的传感特性研究,重点研究介质材料中缺陷结构对高温损耗特性的影响机制,以及通过控制缺陷结构降低高温损耗、通过微结构控制提高温度敏感性的技术途径;基于新型低损耗介质材料,设计温度可重构介质天线,系统研究天线辐射特性和温度感知性能,确立天线特性与材料性能和天线结构之间的关系;发展出适用于无线温度传感应用的新型高温微波介质材料及高灵敏度无源无线温度传感天线。本研究将为新型无源无线温度传感天线的设计和应用奠定基础,开辟微波介质陶瓷材料新的应用领域。

项目摘要

无源无线传感器是应用于恶劣环境下的物联网和无线传感网络的关键器件,而高灵敏度高温介质材料是无线温度传感天线的基础。本项目围绕新型微波介质陶瓷的高温介电响应及无线温度重构天线开展了系统研究,研究内容主要包括:新型微波介质陶瓷中缺陷结构的TSDC表征与性能相关性研究,新型微波介质陶瓷材料的高温介电响应及缺陷影响机制研究,基于微波介质材料的无线传感器的构建及实现。项目取得的重要成果包括:建立了基于热激励去极化电流(TSDC)谱的微波介质陶瓷材料结构缺陷实验表征方法;确立了包括R-P层状钙钛矿、六方钙钛矿、钨青铜结构等新型类钙钛矿结构微波介质陶瓷中缺陷结构对高温介电响应和微波介质损耗的影响规律,揭示了缺陷偶极子和氧空位的热弛豫对几种新型类钙钛矿材料高温介电响应的机制;建立了含钛微波介质陶瓷中结构缺陷形成与氧八面体结构单元连接方式之间的关联,揭示出缺陷偶极子和氧空位等缺陷类型和浓度对微波介质损耗的影响机制;发展出通过层-层复合实现高Q微波介质陶瓷温度特性的调控技术,及高温度灵敏性的低损耗聚合物-陶瓷复合介质材料,基于该材料研制出无线传感天线原型器件,天线的最大温度敏感度为8 MHz/10℃,作用距离达到4米。本项目的研究工作和成果不仅在新型微波介质陶瓷材料的高温介电响应研究领域有重要的科学意义,也为进一步发展基于微波介质材料的新型无源无线传感器件提供了理论和实验基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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