氧化锌—钡铁氧体复合材料制备及其微波吸收性能的研究

摘要

微波吸收材料的轻质化、宽频化、高效化是目前微波吸收材料的研究热点。本论文通过溶液-高温固相反应两步法制备了氧化锌微波吸收材料;通过溶胶-凝胶自蔓延-高温固相反应法制备了M型钡铁氧体材料;通过氧化锌和M型钡铁氧体复合得到了一种新型的ZnO-BaAlxFe12-xO19微波吸收复合材料，并研究了其微波吸收性能。
　　采用锌单质为模板，通过溶液法-高温固相反应两步法制备了“蒲公英”状和多级结构球状氧化锌。这两种结构氧化锌都是由直径为几十纳米至几百纳米的一维氧化锌构成;“蒲公英”状氧化锌的直径为2-5μm，多级结构球状多级结构氧化锌的直径为10-20μm;通过XRD，SEM，FESEM和TEM等测试手段分别对不同形貌氧化锌的物相和微观形貌进行了表征，并讨论了不同形貌氧化锌的形成机理。
　　通过溶胶-凝胶高温自蔓延-固相反应法制备了纯相的M型钡铁氧体。通过DSC-TGA和XRD测试方法确定了BaFe12O19的最终合成温度;结果表明:该方法在800℃可以合成M型钡铁氧体;在1000℃煅烧6小时，得到了粒径为100-400nm的纯相M型钡铁氧体。通过相同的方法，制备了Al3+掺杂BaAlxFe12-xO19(x=0.25-2.00);通过XRD，Raman，SEM和FESEM分别对材料的物相，晶体结构以及微观形貌进行了表征。随Al3+掺杂量的变化，BaAlxFe12-xO19的品格参数有所下降，产物的粒径有所降低;Al3+主要取代了FeO6八面体结构中的Fe3+。
　　利用溶液法合成的氧化锌与钡铁氧体复合制备了氧化锌-M型钡铁氧体复合材料，并通过微波网络法测试了ZnO，BaAlxFe12-xO19及ZnO-BaAlxFe12-xO19复合材料的电磁参数，通过线传输理论计算材料的微波反射损失(ReflectionLoss，RL)值。结果表明氧化锌试样的RL极小值为-11.50dB，位于9.8 GHz处;M型钡铁氧体的介电常数和磁导率的值都较小，其反射损失极小值为-9.26dB，位于12.5GHz。测试结果表明:M型钡铁氧体的介电性能与Fe2+含量有很大关系，Al3+掺杂会降低材料的介电性能，同时会减弱铁氧体的微波吸收性能，并使反射损失极小值移向高频。氧化锌-钡铁氧体复合材料的微波吸收性能较单相氧化锌或者M型钡铁氧体材料的有所提升，反射损失的极小值可以达到-15.50dB，位于12.20GHz;在8.7-16.3 GHz(7.6GHz)范围内材料RL值小于-8dB（反射率15.8％），这主要是由于由于通过两种不同机制的微波吸收材料复合达到了宽频化的目的，同时后处理过程生成氧化锌的增强界面耦合相互作用导致材料在12.20 GHz出现一个新的吸收峰。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 微波吸收材料研究进展

1．1．1 ZnO微波吸收材料

1．1．2 铁氧体微波吸收材料

1．2 ZnO材料制备方法研究进展

1．3 铁氧体微波吸收材料制备方法研究进展

1．4 微波吸收机理及其测试原理

1．5 本课题研究的意义与目的

1．6 本课题研究内容

第2章 ZnO微波吸收材料的制备

2．1 引言

2．2 实验

2．2．1 实验原料与仪器

2．2．2 实验过程

2．2．3 测试与表征方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 锌粉模板

2．3．2 水热合成反应溶液浓度对ZnO的影响

2．3．3 反应温度对ZnO的影响

2．3．4 锌粉的加入量和及时间对ZnO的影响

2．3．5 水热高温两步反应法制备ZnO

2．4 本章小结

第3章 铁氧体BaFe12O19的制备及其A13+掺杂的研究

3．1 引言

3．2 实验

3．2．1 实验原料与仪器

3．2．2 实验过程

3．2．3 测试与表征方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 BaFe12O19制备工艺的研究

3．3．2 柠檬酸加入量对自蔓延粉体物相的影响

3．3．3 Fe3+引入量对BaFe12O19物相的影响

3．3．4 烧结温度对BaFe12O19物相的影响

3．3．5 BaAlxFe(12-x)O19的制备

3．3．6 BaAlxFe(12-x)O19的晶体结构

3．3．7 BaAlxFe(12-x)O19的微观形貌

3．6 小结

第4章 ZnO-BaAlxFe(12-x)O19复合材料的制备及其吸波性能

4．1 引言

4．2 实验

4．3 结果与讨论

4．3．1 ZnO的吸波性能分析

4．3．2 BaAlxFe(12-x)O19的微波吸收性能分析

4．3．3 ZnO-BaAlxFe(12-x)O19复合材料制备

4．3．4 ZnO-BaAlxFe(12-x)O19复合材料的微波吸波性能

4．4 本章小结

第5章 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得的科研成果