Сети 5G/6G и применение миллиметровых и даже терагерцовых волн требуют от микроволновых компонентов исключительной точности. Керамика, используемая в таких устройствах, напрямую влияет на качество сигнала.

Результаты опубликованы в издании Journal of Advanced Ceramics.

Ранее керамика Y₂MgTiO₆ (YMT) показала неплохие характеристики, но для современных систем этого мало. Чтобы улучшить её свойства, команда исследователей из Юго-Западного нефтяного университета под руководством Хунчэна Яна решила поэкспериментировать с ионным легированием — добавили в состав неодим (Nd) и самарий (Sm).

Методом твердофазного спекания они получили плотные образцы (до 98,2%) с сохранением кристаллической структуры.

Рентген и спектроскопия подтвердили: ионы Nd³⁺ и Sm³⁺ успешно заняли места Y³⁺, не нарушив решетку.

Что изменилось

• При добавлении 10% Nd добротность (Q×f) выросла на 20% — до 74 821 ГГц.
• 5% Sm дали прирост в 15% (67 068 ГГц).
• Потери снизились за счет подавления паразитных колебаний в решетке.

Основные потери связаны с низкочастотными вибрациями, — объясняет Ян.

Легирование редкоземельными элементами повышает жесткость структуры, уменьшает рассеивание энергии и улучшает характеристики.

Такая керамика перспективна для компонентов 5G/6G, но работы ещё много. Нужно проверить стабильность при разных температурах и нагрузках, подобрать оптимальные концентрации добавок.

Этот труд — не просто академическое упражнение. Вот что он дает:

• Практика: Улучшенная керамика снизит энергопотери в базовых станциях и спутниках, продлит срок службы устройств.
• Наука: Понимание связи между структурой и свойствами поможет создавать материалы «по заказу».
• Экономика: Уменьшение зависимости от импортных компонентов для телекома.

Ранее ученые научились делать сложные детали из нанокерамики.