纳米SiC@BNC核壳结构的原位构建及高热导AlN-Si/B/C/N微波衰减体系的介电性能调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51572277
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0204.结构陶瓷
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Microwave tube is the key element in radar, microwave communication and navigation, space remote sensing etc. system, while the microwave attenuating materials play a key role in the microwave tube. With the development of microwave tube toward high frequency, high power and small size, a microwave attenuating materials with high thermal conductivity, well controlled dielectric properties is required. There are two basic elements in the microwave attenuating materials, matrix and the microwave absorber. Usually AlN with high thermal conductivity and specific electrical properties, is an ideal matrix material, while SiC is a relatively good candidate for microwave absorbing material. However, AlN and SiC could form solid solution easily at high temperature, which lead to the significant decrease in thermal conductivity. Up to now, it is a problem to keep high thermal conductivity together with to manipulate the dielectric properties..Nano sized Si/B/C/N possess superior stability at high temperature, is usually used as thermal barrier material. Recently, it was found that Si/B/C/N also showed higher microwave attenuating properties than SiC. In addition, Si/B/C/N could form SiC@BNC core-shell structure at high temperature. In this paper, nano-sized Si/B/C/N amorphous powder was used as the effective microwave absorbing elements, and AlN was used as the matrix material. AlN-Si/B/C/N composite was developed with both high thermal conductivity and well-tailored dielectric properties thorough the in situ formed SiC@BNC core-shell structure at high temperature, which could effectively avoid the formation of solid solution between AlN and SiC. Based on the microstructure characterization, thermal properties and dielectric properties etc. testing, a dielectric properties calculation model can be developed with the aid of computer aided simulation. This study could not only help to provide the theory and experimental reference for the development of the dielectric properties calculation model for ceramics, but also could provide the idea and experimental method for the design of microstructure for simutaneous thermal and dielectric properties control.
微波管是雷达、微波通讯及导航、空间遥感系统等的关键部件,而微波衰减材料是微波管中的关键材料。随着微波管向高频、大功率、小型化方向发展,迫切需要高热导、介电性能可调的微波衰减材料。衰减材料包括基体和衰减剂两部分。AlN是理想的基体材料,而SiC是较理想的衰减剂。但是,SiC和AlN极易固溶,导致热导率严重下降,热性能和介电性能无法兼顾。.Si/B/C/N不仅具有优异的高温性能,而且衰减性能比SiC更优,晶化后可原位形成SiC@BNC核壳结构。本研究以AlN为基体,以纳米Si/B/C/N为衰减剂,通过原位构建纳米SiC@BNC核壳结构,避免SiC和AlN的固溶,制备热性能、介电性能兼顾的氮化铝基衰减体系。综合表征材料的微结构、电学、热学等性能,结合计算机数值模拟,建立体系的介电常数计算模型。本项目的实施不仅为材料计算提供理论和实验基础,而且对于热、介电性能兼顾的体系的微结构设计提供新的思路。

结项摘要

微波管是雷达、微波通讯及导航、空间遥感系统等的关键部件,而微波衰减材料是微波管中的关键材料。随着微波管向高频、大功率、小型化方向发展,迫切需要高热导、介电性能可调的微波衰减材料。衰减材料包括基体和衰减剂两部分。AlN是理想的基体材料,而SiC是较理想的衰减剂。但是,SiC和AlN极易固溶,导致热导率严重下降,热性能和介电性能无法兼顾。Si/B/C/N不仅具有优异的高温性能,而且衰减性能比SiC更优,晶化后可原位形成SiC@BNC核壳结构。本研究以AlN为基体,以纳米Si/B/C/N为衰减剂,通过原位构建纳米SiC@B NC核壳结构,避免SiC和AlN的固溶,制备热性能、介电性能兼顾的氮化铝基衰减体系。本工作进一步研究了氮化铝基其他衰减材料体系,包括碳、硅等的掺杂对于氮化铝基体系介电性能和热导率的影响,开发了新型氮化铝-纳米碳体系,材料表现出高导热、大衰减和介电性能易调节的突出优势。同时,也研究了氮化硅基衰减材料体系,初步制备了高热导率氮化硅-TiN材料。该体系的热导率和力学性能优异,在8-12GHz波段介电常数达17-18,介电损耗0.35-0.5,表现出理想的衰减性能,是大功率微波器件潜在的候选材料之一。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Dielectric and microwave absorption properties of AlN-SiBCN lossy ceramics
AlN-SiBCN有损陶瓷的介电和微波吸收性能
  • DOI:
    10.1111/ijac.12793
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Applied Ceramic Technology
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    He Yongqin;Li Xiaoyun;Zhang Jingxian;Li Xiaoguang;Yu Mingxian;Duan Yusen;Jiang Dongliang;Qiu Tai
  • 通讯作者:
    Qiu Tai
Tape Casting of Si3N4 Sheets for Potential Use as Circuit Substrate for Power Devices
Si3N4 片材流延可用作功率器件的电路基板
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Ceramic Science and Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jingxian Zhang;Yusen Duan;Xiaoguang Li;Dongliang Jiang
  • 通讯作者:
    Dongliang Jiang
Organosilicon chains strengthened flexible graphene aerogel with improved compression modulus and tunable functionality
有机硅链增强柔性石墨烯气凝胶,具有改进的压缩模量和可调功能
  • DOI:
    10.1016/j.diamond.2019.04.005
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Diamond and Related Materials
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Li Jingjing;Zhong He;Zhang Jingxian;Li Xiaoguang;Duan Yusen;Jiang Dongliang
  • 通讯作者:
    Jiang Dongliang
高导热Si_3N_4陶瓷基片材料的制备研究
  • DOI:
    10.16540/j.cnki.cn11-2485/tn.2016.05.002
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    真空电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张景贤;段于森;江东亮;陈忠明;刘学建;黄政仁;杨建;李晓云;丘泰
  • 通讯作者:
    丘泰
Influence of LiBO2 addition on the microstructure and lithium -ion conductivity of Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(x=0.3) ceramic electrolyte
LiBO2添加对L1-x AlxTi2-x(PO4)(3)(x = 0.3)陶瓷电解质微观结构和锂离子电导率的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2018.01.058
  • 发表时间:
    2018-04-15
  • 期刊:
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Bai, Hainan;Hu, Jiulin;Zhang, Jingxian
  • 通讯作者:
    Zhang, Jingxian

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其他文献

Synthesis of PLLA-HA hybrid composites with bone-like structure,
具有类骨结构的PLLA-HA杂化复合材料的合成,
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Ceramic Science and Technology
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    张景贤
  • 通讯作者:
    张景贤
Microstructure and mechanical properties of zirconium diboride obtained by aqueous tape casting process
水基流延成型二硼化锆的显微组织和力学性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    张景贤
  • 通讯作者:
    张景贤
Pressureless sintering of boron carbide with Cr3C2 as sintering additive
以Cr3C2为烧结助剂的碳化硼无压烧结
  • DOI:
    10.1016/j.jeurceramsoc.2013.11.036
  • 发表时间:
    2014-05
  • 期刊:
    Journal of the European Ceramic Society,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张景贤
  • 通讯作者:
    张景贤
Synthesis of calcium phosphate fluoride hybrid hollow spheres
氟化磷酸钙杂化空心球的合成
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2012.09.048
  • 发表时间:
    2013-01
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    张景贤
  • 通讯作者:
    张景贤
水基流延成型制备 ZrB2 和 ZrB2-20vol% SiC 材料 的微观结构和抗热震性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    无机材料学报,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张景贤
  • 通讯作者:
    张景贤

其他文献

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大尺寸、复杂形状碳化硅陶瓷部件的低成本、高可靠性先进制备科学研究
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    面上项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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