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近年来,随着通信技术(雷达、移动通信等)的不断发展,通信设备已经逐渐向高能、轻便化发展,微波通讯的研究与发展已然成为通讯技术发展的重点之一。这就要求微波材料,尤其是微波介质陶瓷材料应具有良好的微波介电性能：品质因数高、介电常数适中、谐振频率温度系数近零等。然而对于微波介质陶瓷材料而言,大多情况下微波介电性能虽良好,但陶瓷的烧结温度过高,无法满足LTCC技术的要求。因此,有必要在现有材料体系基础上,探讨低温烧结工艺、微观组织结构,以及本征因素对烧结特性和微波介电性能的影响。本项目采用理论与实验相结合的方式,探讨了本征因素与非本征因素对陶瓷微波性能的影响。通过第一性原理计算,得到了AW04(A=Ca,Ba).Mg2Ti04. Mg2SiO4陶瓷介质的电子结构、结合能、态密度以及Mulliken布居,成功地解释了前期实验中观测到的AW04高能球磨过程中的晶化现象,解决了实验中制备工艺的“盲试”问题。同时,基于理论计算的结果,系统研究了高能球磨及低温烧结法制备陶瓷微波介电性能。主要研究成果有：(一)CaWO4与BaWO4的结合能分别为-41.3 eV和-45.1 eV,因此通过高能球磨法在极短时间内(30 min)成功制备出AWO4(A=Ca,Ba)单相粉体。AW04(A=Ca,Ba)材料的能带结构、电子态密度、Mulliken布居的计算结果表明：AW04(A=Ca,Ba)的02p和W5d轨道对费米能级附近的价带顶部与导带底部有大量贡献,再考虑到Mulliken布居的特征,揭示了W-O键为共价键。该共价键强大相互作用为品质因数Q×f做出主要贡献。另外,理论计算得到CaW04的介电常数为11.2,BaW04的为9.3；相应的谐振频率温度系数f(theo) CaWO4=-34ppm/°C, τf(theo) BaWO4=-42ppm/°C。实验上ACO3-WO3经过30 h球磨后,成功细化得到110～120nm的纳米粉体,在900-10000C下低温制备出高致密度的单相陶瓷,且具有较好的微波介电性能。理论结果与实验所测结果基本一致。(二)计算得到Mg2Ti04的结合能为-53.8 eV,预计不能仅通过高能球磨完全合成Mg2Ti04纯相。Mg2,Ti04理论介电常数εtheo=14.4,与实验测得εr=13.9相比基本一致。能带结构与态密度的计算发现,在费米能级附近的价带顶部与导带底部附近态密度的主要贡献为02p轨道和Ti3d轨道,表明Ti-O为共价键。与贡献极小的Mg3s轨道相比,Ti-O键的共价相互作用比Mg-O离子键作用强很多。在Mg2Ti04的中Ti-O共价键强大的共价相互作用为品质因数Q×f做出了主要贡献。实验上成功制备了单相Mg2Ti04陶瓷,结构致密,微波介电性能良好,与理论结果基本相符。(三)通过第一性原理计算所得Mg2SiO4材料的结合能偏高为-75.3 eV。Mg2Si04的态密度中,费米能级附近的价带顶部与导带底部附近的态密度主要贡献为轨道02p和Si3p。该两轨道较大的贡献表明Si-O为共价键。从PDOS峰的强度来看,Si 3p轨道的峰值强度远高于Mg 3s轨道,这意味着Si-O键的共价相互作用远大于Mg-O离子键作用。因此,在Mg2Si04的微波介电性能中Si-O键强大的共价相互作用为品质因数Q×f做出了主要贡献。实验制备的单相Mg2Si04陶瓷,结构致密,且具有良好的微波介电性能。测量得到Mg2Si04的Q×f高达193,800 GHz,这正好印证了共价键的贡献。