雷文副教授研究进展
雷文,35岁,副教授。2008年6月获得华中科技大学材料物理与化学专业博士学位, 7月进入该校电子科学与技术博士后流动站从事微电子学与固体电子学专业博士后研究,2010年7月出站留校任教。目前任职于光学与电子信息学院吕文中教授团队,是电子信息功能材料教育部重点实验室(B类)的青年骨干教师,主要从事微波介质材料与元器件的研究。在国家自然科学基金和国防基础科研等项目的资助下,已在Journal of the American Ceramic Society等国际权威期刊上发表学术论文40余篇,申请国家(或国防)专利4项,其中1项天线专利产品已应用于某型武器装备上。近三年来的主要研究进展包括:
(1) 微波介质天线具有体积小、低剖面、能与载体共形、电性能多样化、容易与有源器件集成等优点,被广泛应用于航空航天、气象、卫星导航、通讯等领域。与常用的有机物介质相比,介质陶瓷具有耐高温、介电常数易系列化和良好的频率温度稳定特性而备受关注,但陶瓷材料会面临易碎和难机械加工的困难,为此,我们率先对ZnAl2O4基微波介质陶瓷材料进行了深入系统的研究,掌握了微波介电性能和可机械加工性能的调控机理和方法,相关成果发表在(1)Journal of the American Ceramic Society, 92(1) (2009) 105-109; (2)Journal of Alloys and Compounds, 508(2) (2010) 507-511; (3)Materials Research Bulletin, 46(9) (2011) 1485-1489; (4)Ceramics International, 38(1) (2012) 99-103等期刊上,被同行誉为“Pioneers of ZnAl2O4”。相关材料已实用化,用其制作的微波介质陶瓷天线样品见图1。
图1 GPS、BD和GLONASS微波介质陶瓷天线
(2) 大尺寸、复杂形状电子元器件成型和烧结过程中,由于微观组织的微小差异容易导致内应力分布不均而出现器件开裂的现象,为此,我们在传统凝胶注模工艺技术的基础上,创新性地采用凝胶注模辅助固相反应法制备出了细小均匀的微观组织结构,大幅提高了电子元器件的性能一致性和可*性(图2)。相关成果已申请专利,并在Journal of the American Ceramic Society, 95(6) (2012) 1960-1964上发表。
图2 利用凝胶注模辅助固相反应法制备出的复杂形状电子元器件
(3) 最近,本课题组发现一类具有罕见负收缩率特性的低介微波介质陶瓷材料,与常规正收缩率材料复合容易获得近零收缩率的陶瓷材料,这将有利于提高小型化、多功能、高密度独石结构功能模块或大尺寸、复杂形状电子元器件的制作精度和性能可*性。相关成果已申请专利,并发表在Ceramics International, 2012, doi: j.ceramint.2012.08.013上,相关机理研究的论文也将陆续投稿。
(4) 在研究ZnAl2O4-Co2TiO4陶瓷的微观组织结构和微波介电性能之间内在联系的过程中,发现罕见的XRD衍射峰分峰过程(由一个峰分裂成三个峰,见图3(f))和晶粒亚结构(见图4),并深入研究了晶粒内彼此“隔离”的亚晶粒的形成和生长机理,这不仅很好地阐明了陶瓷介电损耗的影响机理,还为在微小尺度范围内多铁复合材料的微观组织结构优化和磁电耦合性能的提高提供了一条途径。该成果发表在Journal of the American CeramicSociety, 94(1) (2011) 20-23.