是德科技完成20种固液态材料的电磁特性测试
介电常数、磁导率和电导率
是衡量材料电磁特性的关键指标
介电常数,可以表示某种材料“储存电场能量”的能力相对于真空的大小,通常用εr或κ来表示。
磁导率,反映材料在磁场中的磁化能力,通常分为相对磁导率和绝对磁导率。通常用μ来表示,该参数在高频电磁应用中尤其重要。
电导率,表示材料的导电能力,尤其是在高频或射频应用中,导电率会影响材料的电损耗性能。通常用σ来表示,高导电材料一般应用于屏蔽和导电层,而绝缘材料则要求低电导率。
材料电磁参数不仅决定器件和系统的电气性能,而且直接影响产品设计、仿真分析、质量控制以及可靠性评估。但这些参数不是恒定不变的,频率、温度、方向、混合、压力和材料分子结构等因素都可能对它们产生影响,使它们发生变化。
如果要测试土壤、砖瓦、干沙、混凝土、沥青、实木多层板、高纯石英石、玻璃等14种固体,以及6种液体材料,如不同盐度的海水……介电常数、电导率和磁导率,应该怎么办?
日前,是德科技全球服务事业部(KGSO),接到上海某客户的覆盖以上20种材料参数测试需求,材料种类多且差异大、测试频率范围宽、样品加工难度大,一时间让项目团队工作有些“掣肘”。
挑战一
材料种类多且差异巨大
项目共涉及20种不同材料,包括:
•6种液体材料
•6种粉末状或难成型固体材料
•7种高硬度固体材料
•1种金属材料
不同材料在物理形态、机械特性及电磁特性方面差异显著,需要采用不同的测试方法。
挑战二
测试频率范围宽
测试频率覆盖400 MHz至40 GHz,跨度达到两个数量级以上。不同频段对应不同测试夹具、校准方式和测试技术,对测试系统和工程能力提出较高要求。
挑战三
样品加工难度大
固体材料硬度差异极大,从接近金刚石硬度的氧化锆陶瓷到木材、塑料等软质材料均包含在内。客户提供的许多样品为原始材料,而非符合测试要求的标准样品,需要根据不同测试夹具和测试方法进行精密加工。
不同材料需要采用不同的加工工艺:玻璃材料需采用液体保护切割工艺,避免崩边和开裂;塑料材料需采用高速切削并控制散热,避免热变形;高硬度陶瓷材料需采用专用刀具和精密研磨工艺; 粉末材料需设计专用样品容器及压制工艺,保证测试重复性;成分分布随机的沥青,需要处理多处满足表面平整度测试区域等。
多种测试方法和样品加工满足宽频测试需求
方法总比困难多!在接到这个项目后,是德科技KGSO团队,通过客户需求分析、测试方案设计、测试执行、报告交付几个阶段,成功完成了项目交付。
在客户需求分析阶段,通过多次拜访客户与技术交流,评估测试需求与交付目标,分析材料属性及应用场景,并确定测试参数和频率范围。
材料的形态、测试频率不同,测试其介电常数、电导率和导磁率的测试方法也不同,最后是德科技确定了多种测试方案,包括:同轴线开路法(200 M-50 GHz)、同轴线传输线法(30 M-18 GHz)、波导传输线法(8.2- 12.4, 18-26.5, 26.5-40 GHz)、金属的电导率测试的谐振腔法(10和28 GHz)和法布里-珀罗谐振腔法(23-110 GHz) 。

在测试方案设计阶段,评估适用于不同材料的测试方法,并组织应用工程师、技术专家和服务团队开展方案讨论,制定整体测试方案,确定测试设备、夹具及校准流程。
在测试准备和执行阶段,是德科技项目团队开始协调样品收集和准备。建立样品加工流程,完成材料制备和机械加工,搭建测试系统,完成基准材料(Golden Material)验证,并验证系统测试精度和重复性。
经过整合是德科技的资源,服务部团队成功完成20种材料的电磁特性测试,提供了完整的测试数据和专业测试报告,满足客户研发需求。在最后,客户对是德科技的测试能力、测试结果及服务质量表示了高度认可。
随着人工智能(AI)、6G通信、航空航天、汽车电子、食品安全以及医疗健康等产业的快速发展,企业对材料电磁特性的精确表征提出了越来越高的要求。测试频率范围正从传统微波频段扩展至毫米波甚至亚太赫兹频段,例如,金属导电率测试需求已从传统接近直流(DC)频段逐步扩展到接近110 GHz的高频范围。测试对象也从传统介质材料扩展到液体、粉末材料、磁性材料以及金属导体等更多类别。
为更好的助力客户创新发展,是德科技材料测试解决方案也在持续演进,以更精准的测试数据,更完善的服务,以应对多材料、多频段的综合电参数一站式测试服务需求。
关于是德科技
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