南乌拉尔国立大学的科学家研制出新一代用于5G通讯的材料

南乌拉尔国立大学的科学家正在测试性能有很大提升的新型陶瓷。该材料可用于5G基站的MIMO双频天线中，改善其接受和传输性能。样品的第一次测试是成功的，但是研究仍在进行许多测试，包括不同化学成分的实验。在第一个四分位数的著名期刊之一《材料化学杂志C》上发表了一篇有关新型耐热陶瓷开发的文章。

随着技术的发展，电子设备的尺寸越来越小，而开发人员收到了提高信息传输速度和数量的要求。使用微型天线满足相应要求，给人的第一印象是有争议的。现如今，接收和发送无线电波的设备数量正在增长。具有多个输入和输出（MIMO）的天线尤其受欢迎。这是由于第五代（5G）收发基站的到来。据南乌拉尔国立大学的科学家称，在不久的将来，现代设备中将使用多达128个小型化MIMO天线。

每个这样的设备都有一个独立的-双频率分离滤波器。因此，随着天线数量的增加，对它们的需求也将增加。据专家介绍，陶瓷过滤器将是首选。与中兴通讯和诺基亚仍在使用的金属空心过滤器相比，陶瓷设备的尺寸和重量更小，但它们的Q值因数却很高。

制成过滤器的材料在其工作效率中起着重要作用。因此，南乌拉尔国立大学的科学家开发了自己的耐热陶瓷版本。它基于复杂的介电氧化物-迄今为止最被需要的材料之一。

样品及其指标的图像

“合成相对简单，且化学成分的变化能在很大程度上改变微波参数再加上较高的化学稳定性和所需的介电特性，复合氧化物可以被认为是天线谐振器最有前景的方向。”– 南乌拉尔国立大学“纳米技术” НОЦ晶体生长实验室的高级研究员谢尔盖·特鲁哈诺夫 解释道。

陶瓷样品是从НОЦ “纳米技术”实验室制得的。该科学中心致力于纳米材料和广泛使用的材料（包括陶瓷）的材料科学研究。南乌拉尔国立大学已开发出一种通过固相反应（混合固体材料）来合成复杂氧化物的方法。研究人员添加了V2O5（氧化钒）和CuO-B2O3（铜代谢物）作为抑制剂，从而降低了陶瓷的烧结温度。 在样品中，晶粒尺寸分布是均匀的，也就是说，他们保证了一致性。晶粒密度也更高。

“在南乌拉尔国立大学的实验室中，在间隔宽频和温度状态下，样品的结构和电动特性得到了认证。各种氧化物添加剂的使用与所得材料的物理特性之间建立了相关性。我们来自中国的同事研究了用合成材料制成的天线特性。获得了所研究材料温度的稳定性和超低损耗的数据。谢尔盖·特鲁汉诺夫 说，用我们的陶瓷制成的介电共振器制成的天线原型具有良好的特性。

照片： 南乌拉尔国立大学  НОЦ “纳米技术”实验室晶体生长实验室高级研究员 谢尔盖·特鲁哈诺夫

来自印度和俄罗斯联邦其他地区的科学家也参加了这项研究。据研究员谢尔盖·特鲁汉诺夫）称，只有通过国际合作，您才能获得有趣且有利用价值的结果，因为不同团队的成员会凝聚在一起。

一组科学家打算对新的陶瓷继续进行研究。化学成分会有所变化，以增加所需的性能。研究人员打算在成分和浓度上对进行易熔共晶添加剂优化，研究其微观结构参数与微波特性的关系。

现在，这些成果具有根本的意义，而且据科学家们说，谈论实际的实施还为时过早。但是，研究人员有信心在未来的工作中取得成功，并且将所研发的材料将用于天线技术。

材料科学领域的研究是南乌拉尔国立大学与数字产业和环境一起发展科学和教育活动的三个战略方向之一。

南乌拉尔国立大学是5-100计划的参与者，该项目旨在提高俄罗斯大学在世界领先的研究和教育中心中的竞争力。