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近年来，随着移动通信、卫星通信及无线局域网等现代通信技术的飞速发展，微波技术也向着更高频率方向发展。因此，具有高品质因子、近零的频率温度系数、介电常数小于15的微波介质陶瓷材料越来越受到关注。Zn2SiO4微波介质陶瓷因为具有较低的介电常数、较高的品质因子，而成为低介微波介质材料的备选材料，但该体系陶瓷也存在频率温度系数较大的缺点。针对这些特点，本文对Zn2SiO4体系陶瓷的微波介电性能进行研究，以期获得介电常数可调、微波介电性能良好的低介微波介质陶瓷系列配方，主要研究内容及结果如下:
(1)添加B2O3、TiO2可以调节Zn2SiO4陶瓷的微波介电性能。研究B2O3添加量对烧结温度及陶瓷性能的影响，结果表明:在Zn2SiO4中添加B2O3可以降低陶瓷的烧结温度，同时形成玻璃相，降低了陶瓷的介电常数。当B2O3添加量为20mo1％时，Zn2SiO4陶瓷(1175℃，2h)的微波介电性能为εr=6.35，Q·f=67300GHz，τf=-46.29ppm/℃。联合添加B2O3及9wt％TiO2可以将Zn2SiO4陶瓷的频率温度系数调节至零，Zn2SiO4-B2O3-TiO2陶瓷(1200℃，2h)的微波介电性能为εr=8.76，Q·f=62000GHz，τf=-4.47ppm/℃。调节Zn/Si可以降低Zn2SiO4-B2O3-TiO2陶瓷的介电常数，当Zn/Si=1.6时，Zn1.6SiO3.6-B2O3-TiO2陶瓷(1200℃，2h)的微波介电性能为εr=8.14,Q·f=51600GHz,τf=-9.70ppm/℃。
(2)Mg引入能够降低Zn2SiO4陶瓷的介电常数。在Zn2SiO4-Mg2SiO4陶瓷体系的两端附近，有少量的相互固溶。当x=0.2时，(Zn1-xMgx)2SiO4-B2O3-TiO2(简称ZMSx)陶瓷(1175℃，2h)的微波介电性能为εr=8.36，Q·f=44700GHz，τf=-2.36ppm/℃。通过调节(Zn，Mg)/Si比研究其对ZMSx陶瓷组成及微波性能的影响。当(Zn0.8Mg0.2)/Si=1.6∶1时，ZMS0.2陶瓷(1175℃，2h)的微波介电性能为εr=7.47，Q·f=36200GHz,τf=-7.5ppm/℃。
(3)Mg的掺量以及(Zn，Mg)/Si比会影响ZMS0.4陶瓷的物相组成及介电性能。当x=0.4时，TiO2与Mg2SiO4发生反应形成MgTi2O5，导致TiO2不能起到调节频率温度系数的作用，ZMS0.4陶瓷(1175℃，2h)的微波介电性能为εr=7.5，Q·f=54200GHz，τf=-39.95ppm/℃。随着(Zn，Mg)/Si比的降低，富余的SiO2能够有效抑制MgTi2O5的生成，TiO2以金红石相存在于Zn2SiO4陶瓷中，当(Zn0.6Mg0.4)/Si=1.6∶1时，ZMS0.4陶瓷(1175℃，2h)的微波介电性能为εr=8.39，Q·f=36300GHz,τf=-0.18ppm/℃。