镍基尖晶石铁氧体纳米纤维的可控制备和微波电磁特性

摘要

本文采用静电纺丝结合后期热处理过程制备了Ni1-xZnxFe2O4、Ni0.3Cu0.2Zn0.5Fe2O4和(Ni0.5Zn0.5Fe2O4)1-x(SiO2)x纳米纤维,对其结构、形貌、静磁性能、电磁特性以及微波吸收性能进行了表征,研究了这些纳米纤维的结构、组成和性能之间的关系。
　　对于x=0.5时的Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维,随着焙烧温度升高,其平均晶粒尺寸逐渐增大,纤维表面形貌由圆柱形向链状结构转变,比饱和磁化强度单调递增,矫顽力先增大后减小;纤维的微波吸收能力增强,反射损耗峰值降低,有效吸收带宽(RL≤–10dB)增大,当涂层厚度为5mm时,1000℃焙烧合成的Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维的最小反射损耗为–47.62dB,有效带宽达到8.8GHz;随Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维含量的增加,相应吸波涂层的吸收峰强度和带宽都显著增大,反射损耗峰值频率向低频方向移动;此外发现,纤维直径对Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维微波吸收性能没有明显的影响。
　　随着Zn/Ni比例即Zn含量的增加,Ni1-xZnxFe2O4纳米纤维的晶格常数和晶粒尺寸均逐渐增大,矫顽力总体上呈一个减小趋势,比饱和磁化强度先增加后减小,在x=0.4时达到一个最大值;其微波反射损耗峰值随Zn含量的增加先减小后增大,但峰值频率没有明显的变化,x=0.5的样品具有最小的反射损耗。
　　SiO2或Cu掺杂对Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维的结构和特性产生了显著的影响。SiO2的引入导致纤维中Ni0.5Zn0.5Fe2O4晶粒尺寸逐渐减小,纤维的比饱和磁化强度单调下降,矫顽力呈先增大后减小的变化趋势;随着SiO2掺入量的增加,(Ni0.5Zn0.5Fe2O4)1–x(SiO2)x复合纳米纤维低频段磁损耗大幅降低,但在整个频率范围内的介电损耗有所增大,导致其在低频段(C波段)的微波吸收显著减弱,而在高频段(Ku波段)的微波吸收有所增强。Cu对Ni的部分取代提高了纳米纤维的晶粒尺寸、比饱和磁化强度、低频段的磁损耗以及吸波性能。在厚度为6mm时,以700℃焙烧合成的Ni0.3Cu0.2Zn0.5Fe2O4纳米纤维为吸收剂的涂层的最小反射损耗达到–40.97dB,比以Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维为吸收剂的涂层低约36％。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 静电纺丝技术

1.2 材料的微波吸收

1.3课题意义及主要研究内容

第2章 实验试剂和设备及测试表征手段

2.1 实验试剂

2.2 实验设备

2.3 目标纤维的测试和表征方法

第3章 Ni-Zn铁氧体纳米纤维的制备与微波电磁特性

3.1 引言

3.2 不同焙烧温度制备的Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维的吸波性能研究

3.3 不同直径Ni0.5Zn0.5Fe2O4 纳米纤维的吸波性能研究

3.4 Ni1-xZnxFe2O4 纳米纤维的吸波性能研究

3.5 不同吸收剂含量的Ni0.5Zn0.5Fe2O4 纳米纤维的吸波性能研究

3.6 本章小结

第4章 掺杂对NiZn铁氧体纳米纤维微波电磁特性的影响

4.1 引言

4.2 Cu掺杂的NiZn铁氧体纳米纤维的微波吸收性能

4.3 SiO2掺杂的Ni0. 5Zn0. 5Fe2O4纳米纤维的微波电磁性能

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文及申请的专利

致谢