作为应用于电子通信领域的基础关键性材料,微波介质陶瓷具有广阔的应用前景。发展至今,陶瓷材料在微波频段介电性能的改善问题始终是研究的重点以及难点。然而目前该领域始终存在以“经验”作为指导思想展开实验,尽管存在可借鉴性,却无法从根本上利用理论指导实验,在研发新体系或对材料进行改性研究时没有“指挥棒”的作用发挥,因此寻找一种行之有效的理论成为研究学者的迫切需求。众所周知介质陶瓷的独特性体现在微波特性随晶体结构各异,通晓晶体结构对介电性能的影响程度是实现从根本上调控介电性能的关键环节。因此在保证材料烧结特性优异的前提下,评判由晶体结构因素产生的本征介电性能是研究结构-性能关系的枢纽。复杂化学键理论（简称为P-V-L化学键理论）通过描述二元晶体化学键的离子性、共价性以及电极化率等重要化学键性质参数,将晶体结构与介电性能进行了关联。随着多元晶体的二元键子式拆分理论提出,P-V-L复杂化学键理论能应用于多元体系,并有望为评判微波介质陶瓷的介电性能提供依据。因此,以改善微波介质陶瓷开发与性能研究领域存在的“盲区”现象为契机,从化学键性质参数角度出发,为了建立晶体结构与介电性能的联系,本文利用P-V-L复杂化学键理论,结合晶体结构精修与晶格振动光谱等手段,建立了A0.5B0.5CO4体系化学键性质参数与微波介电性能的关联模型,系统阐述该理论在分析晶体结构、评判以及预测微波介电性能上的优异表现,并基于模型提出了一种指导材料掺杂改性的方法,基于此,以AO-BO2-C2O5体系为验证对象,分别在低介至高介的Wolframite、Ixiolite、Trirutile与Rutile相中通过模型指导掺杂改性实验,取得了理论与实验一致的微波特性表现,验证了该模型的正确有效性。为拓展微波介质陶瓷材料在低温共烧陶瓷技术领域（LTCC）的应用前景,进一步通过影像烧结、烧结激活能以及陶瓷高温溶解性等手段,深入分析了中介ZnO-TiO2-Nb2O5系微波介质材料的低温烧结机理,制备出低温烧结下具有竞争性微波介电性能的ZnO-TiO2-Nb2O5基LTCC材料。本文的研究内容主要有:（1）在相同元素但不同取代量的(Zn1/3Nb2/3)xTi1-xO2（x=0.45,0.75,1）体系中,随x变化出现三种代表性晶体结构的微波介质陶瓷体系,涵盖低介、中介与高介电常数。利用P-V-L复杂化学键理论分别对这三种体系进行理论计算,总结对介质极化以及晶格稳定性起主要贡献的化学键种类,提出对于调控微波特性的改性途径,并通过实际掺杂实验以及研究报道进行佐证。当x=1时对应于铌铁矿Zn Nb2O6陶瓷,通过化学键离子性、电极化率以及晶格能大小判定发现Nb-O键对微波介电性能具有关键作用,该结论通过远红外反射光谱以及复介电常数函数分析得到印证。当x=0.75以及x=0.45时,体系晶体结构转变为锰钽矿Zn0.5Ti0.5NbO4以及金红石Zn0.15Nb0.3Ti0.55O2,利用P-V-L复杂化学键理论评判了阳离子格位的化学键性质参数对介质极化以及晶格稳定性的贡献大小。（2）在不同元素但相同取代量的(A2+1/3C5+2/3)0.75B4+0.25O2体系中发现三种不同晶体结构的微波介质陶瓷材料,如中高介Rutile相A0.5Ti0.5Nb O4、中介Trirutile相A0.5Ti0.5Ta O4以及低介Wolframite相A0.5Zr0.5Nb O4体系。同样地,利用P-V-L复杂化学键理论评价了阳离子格位的化学键性质参数,提出了改善微波特性的方法途径,如Rutile相A0.5Ti0.5Nb O4结构中Nb-O键与Ti-O键相较于A-O键对微波介电性能的调控更加显著。为此实验通过对Ti位以及Nb位分别掺杂等价Sn4+离子与Ta5+离子,利用P-V-L复杂化学键理论结合远红外反射光谱以及本征介电性能分析清晰明了地对比了Ti位与Nb位的调控效果,并验证了P-V-L复杂化学键理论对性能调控预测的准确性。在Trirutile结构A0.5Ti0.5Ta O4材料中化学键性质参数计算表明了阳离子M2格位(如在Ni0.5Ti0.5Ta O4中该格位由Ti/Ta2占据)在晶格能稳定性方面占据主导作用,为此将Ti位替换为Sn元素,实现了大幅度提高晶格能的目的,最终达到了降低介质损耗并提高Q×f值的效果。而在Wolframite结构A0.5Zr0.5NbO4（A=Mn,Zn,Mg,Co）体系中,通过分析表明Nb-O键具有最大的离子性、电极化率以及晶格能占比。首先当A位元素从Mn直接变化至Co时,陶瓷材料的烧结特性发现明显改变,外部损耗诸如晶粒生长以及晶界损耗对Q×f值起到了不可忽视的作用。为此在不明显改变烧结特性的前提下,研究报道显示Nb位掺杂Sb5+离子对于降低介质损耗产生了最优效果,与P-V-L复杂化学键理论保持一致。（3）利用Li2O-B2O3-SiO2以及ZnO-B2O3-SiO2玻璃,研究了两种不同的ZnO-TiO2-Nb2O5基微波介质陶瓷的低温烧结表现。实验通过浸润性、溶解性、烧结激活能、动态收缩率表征分析了ZnO-TiO2-Nb2O5基LTCC材料的低温烧结动力学机理,通过玻璃在高温条件下形成液相或低共熔混合物,由于陶瓷浸润并溶解在高温玻璃相中导致烧结激活能大幅降低,使得低温烧结过程更容易进行,并通过调节玻璃助剂的含量以及工艺参数,最终在900℃烧结温度下获得了优异微波介电性能的材料体系:εr=36.7,Q×f=20000 GHz,τf=7 ppm/℃,拓展了Zn O-Ti O2-Nb2O5基微波介质陶瓷在LTCC领域的应用。