传统尖晶石氧化物陶瓷在单一功能上表现出色——如MgAl₂O₄的优异微波性能和MnFe₂O₄的负温度系数特性，但二者存在固有缺陷——前者因超高电阻率无法实现热敏功能，后者因Fe³⁺/Fe²⁺变价导致高温电学失稳。这就导致尖晶石氧化物陶瓷无法跟上5G/6G通信技术发展的步伐——。特别是在毫米波通信频段向Ku/Ka波段拓展的需求下，微波介质陶瓷需兼具三项关键特性：可调谐的介电常数（ε_r），满足器件微型化需求；高Q·f值，可增强频率选择性；接近零的谐振频率温度系数（τ_f），确保热稳定性。最近，中科院新疆理化技术研究所（新疆理化所）科研人员最新研究取得的进展发表在《先进陶瓷》（Journal of Advanced Ceramics）上。

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

多功能微波-热敏陶瓷材料结构、性能和应用

中科院新疆理化所科研人员曾通过固溶设计制备的Mg_0.8Mn_0.2Al_1.6Fe_0.4O₄陶瓷将B值提升至8056 K，但受限于氧空位诱导的电荷失衡和非阿伦尼乌斯行为，导致微波性能与热敏线性度难以兼容。近期，研究人员针对Mg-Al-Mn-Fe-O尖晶石陶瓷在高温下电学性能非线性及微波损耗等问题，提出了基于Sc³⁺晶格锚定效应调控价态平衡，同步抑制氧空位扩散并强化八面体键价的策略。

实验结果表明，在200℃至1000℃超宽温域内实现了高度线性热敏特性，满足宽温域温度传感的线性度需求。同时，研究实现了尖晶石陶瓷低ε_r、超高Q·f 及近零τ_f的平衡。基于该材料制备的圆柱介质谐振天线在12 GHz卫星通信频段实现了92%的辐射效率与6.28 dBi的增益，验证了其在卫星通信前端模块中的工程应用潜力。

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