铁基微粉/粘合剂复合材料的微波吸收性能研究

摘要

磁性微粉末/粘结剂复合材料具有高电阻率，低密度，高机械性能，较高化学稳定性。由于这个原因，磁性微粉末/粘结剂复合材料可用于多种应用。良好的微波吸收性能，需要高的磁导率引起的高磁损耗，又要有适当的介电常数。α-Fe是一种性能优异、应用广泛的传统的电磁波吸波剂。本文以提高Fe基微粉/粘结剂复合材料的微波吸收性能为目的，设计了各种途径来实现。
　　 第一部分从提高磁损耗的途径出发，利用水热-氢气还原的方法制备高磁导率的片状α-Fe颗粒，试图通过提高材料的磁导率来增大磁损耗达到增强微波吸收的目的。实验结果表明，仅仅通过提高材料的磁导率而不注重材料的阻抗匹配问题，很难使电磁波进入到吸波体中，材料的微波吸收性能不会提高。通过进行表面ZnO处理后再进行氢气还原的方式，得到了阻抗匹配较好的一种复合材料。这说明，让电磁波进入到吸收体内部才是提高材料微波反射损耗的前提，在此基础上提高磁导率才是有效的。
　　 第二部分内容，以机械球磨得到的片状羰基铁为基体，对其表面进行一些处理，改善了材料的表面电磁特性。分别用SiO2和ZnO包覆在羰基铁表面，实验表明，不管是SiO2作为一种良好的透波材料还是ZnO作为一种介质材料，只有改善材料的阻抗匹配才有可能会得到优异的微波吸收性能。磁场取向之后会使最大反射吸收时的厚度变薄。ZnO纳米材料附着在羰基铁的表面，或许引入了多种其它类型的损耗，使得体系在有比较高的磁损耗的同时，增加了额外的损耗，提高了整体材料的反射吸收性能。
　　 最后一部分通过微磁学模拟软件OOMMF进行模拟的手段，研究了片状铁磁体的高频动态磁性，单片的共振频率依赖于其本身的形状因子，由基特尔公式决定；片与片之间的静磁相互作用对体系的自然共振频率影响不大，而对边缘共振模式有较大的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 本文研究的背景

1.1.1电磁波吸收材料的研究背景

1.1.2电磁波吸收材料的机理

1.2形状各向异性突破Snoek极限

1.2.1 Snoek极限

1.2.2利用形状各向异性突破Sonek极限

1.3介电材料

1.4提高微波吸收性能的途径

1.5当前工作的研究热点

1.5.1铁氧体吸波材料

1.5.2纳米吸波材料

1.5.3多晶铁纤维吸波材料

1.5.4新型纳米复合材料

1.6研究的主要目的及主要内容

1.6.1本文的主要目的及意义

1.6.2本文的主要内容

参考文献

第二章理论基础

2.1动态磁性理论

2.1.1复数磁导率

2.1.2材料的高频损耗机制

2.1.3色散类型

2.2阻抗匹配与微波吸收

参考文献

第三章样品制备与表征方法

3.1样品的制备

3.1.1水热法制备片状α-Fe2O3

3.1.2机械球磨法制备片状羰基铁粉

3.1.3制备环状样品

3.2样品的测试方法

3.2.1 X射线衍射(XRD)

3.2.2振动样品磁强计(VSM)

3.2.3差热分析与热重法(DTA，TG)

3.2.4扫描电子显微镜(SEM)

3.2.5透射电子显微镜(TEM)

3.2.6矢量网络分析仪

3.2.7 OOMMF简介

参考文献

第四章水热-氢气还原制备片状铁磁性材料及其复合材料的微波吸收性能研究

4.1片状α-Fe2O3的制备

4.1.1反应温度对产物的影响

4.1.2 NaOH的量对产物的影响

4.1.3搅拌速度对产物的影响

4.1.4最佳实验条件

4.2氢气还原α-Fe2O3制备片状铁磁性颗粒

4.3复合材料的微波吸收性能

4.4对α-Fe2O3表面处理后在氢气还原的高频性能

4.4.1样品的制备

4.4.2样品的成分与形貌

4.4复合材料的微波吸收性能

4.4本章小结

参考文献

第五章氧化物包覆片状羰基铁复合材料的制备及磁性与微波吸收特性的研究

5.1包覆SiO2对片形羰基铁颗粒磁性和微波吸收特性的影响

5.1.1样品的制备方法

5.1.2无水乙醇/水溶液的体积配比对片状羰基铁@SiO2微纳颗粒包覆结果的影响

5.1.3不同体积正硅酸乙脂(TEOS)/氨水添加量对包覆结果的影响

5.1.4不同体积百分含量羰基铁@SiO2微纳颗粒/环氧复合材料微波磁性研究

小结

5.2包覆ZnO对片形羰基铁颗粒磁性和微波特性的影响

5.2.1样品的制备方法

5.2.2结构与形貌测试

5.2.3微波性能测试

本章小结

参考文献

第六章微磁学模拟片状微粉体系的磁谱

6.1单个片状铁磁体高频磁谱的微磁学模拟

6.1.1宽度的影响

6.1.2厚度的影响

6.1.3小结

6.2双片的微磁学模拟

6.2.1宽度的影响

6.2.2厚度的影响

6.2.3间距的影响

6.2.4小结

6.3两片体系的偶极相互作用

6.4本章小结

参考文献

第七章 结论与展望

附录博士在读期间已发表和完成的论文

致 谢