微纳米矿物粉体的磁化表面改性及其吸波性能研究

摘要

本文以微纳米矿物粉体凹凸棒石黏土和漂珠为基体，经过提纯和表面处理之后采用共沉淀法对它们进行磁化表面改性，并采用XRD、FTIR、XPS、SEM、TEM和VNA等手段对样品的物相组成、元素价态、形貌结构和吸波性能等进行表征和测试。结果显示改性微纳米粉体具有优秀的吸波性能，因此可以作为潜在的吸波材料。该方法操作简单，成本低廉，适合大规模工业生产。本课题为隐身材料的选材和设计提供一条新的思路，同时也为微纳米矿物粉体在高新技术领域的应用探索一条新途径。　　本文采用以下工艺对凹凸棒石黏土提纯和分散:以焦磷酸钠为反絮凝剂，通过机械球磨法进行湿法球磨，再经过离心分离，可以除去大部分杂质，得到直径约在10～50nm之间，长度为0.2～0.8μm之间的，纳米棒状凹土单晶体。　　向浓度为6g/L的纳米凹土浆料中，逐滴加入一定浓度FeCl2溶液，控制溶液的PH值、温度和时间，可以制得Fe3O4/凹凸棒石复合粉体。TEM照片显示，纳米Fe3O4/凹凸棒石复合粉体中Fe3O4磁性粒子均匀分布在凹土表面，颗粒粒径尺寸在10～80nm之间。　　采用矢量网络分析仪测试对不同浓度FeCl2溶液改性得到的纳米Fe3O4/凹凸棒石复合粉体进行吸波性能测试，结果显示在样品达到一定厚度后，反射损耗率的峰值都能够超过-15dB，并且可以通过对厚度调整来设计吸波体的最佳吸收频率段，使其满足使用要求。　　本文使用NaOH溶液对漂珠进行洗涤，再用NH4F溶液对其进行粗化，得到表面活化度高且表面粗化的预处理漂珠。采用同上的共沉淀法进行Fe3O4包覆，得到Fe3O4/漂珠复合粉体。矢量网络分析仪测试结果显示，不同厚度的吸波样品吸波效果良好，例如厚度为3.5的样品在12.1GHz处最大反射峰达到-21dB，且从10.8～15.1GHz反射损耗超过-10dB。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 吸波材料概述

1．1．1 吸波材料的意义

1．1．2 吸波材料的原理

1．1．3 吸波材料的分类

1．1．4 吸波材料的发展

1．2 纳米四氧化三铁概述

1．2．1 Fe3O4的性质

1．2．2 Fe3O4吸波材料

1．2．3 Fe3O4磁性纳米粒子制备方法

1．3 微纳米矿物粉体

1．3．1 凹凸棒石黏土及其利用现状

1．3．2 漂珠及其利用现状

1．4 本课题的意义及研究内容

1．4．1 课题背景及意义

1．4．2 主要研究内容

第二章 实验药品及测试方法

2．1 实验原料与试剂

2．2 实验仪器

2．3 实验过程

2．3．1 凹凸棒石黏土的提纯

2．3．2 Fe3O4／凹凸棒石的制备流程

2．3．3 漂珠的预处理

2．3．4 Fe3O4／漂珠的制备流程

2．4 主要表征测试方法

2．4．1 主要表征仪器

2．4．2 主要表征方法及原理

第三章 凹凸棒石黏土原矿的提纯及表征

3．1 引言

3．2 球磨浆料的确认

3．2．1 焦磷酸钠含量对浆料黏度的影响

3．2．2 固含量对胶体黏度的影响

3．3 提纯效果表征

3．3．1 预处理浆的离心处理后的对比

3．3．2 物相对比

3．3．3 X荧光光度计检测

3．3．4 场发射扫描电镜(FESEM)分析

3．3．5 场发射投射电镜(FETEM)分析

3．3．6 提纯前后吸附能力的对比

3．4 本章小结

第四章 Fe3O4／凹凸棒石的制备及表征

4．1 引言

4．2 实验原理

4．3 结果与讨论

4．3．1 反应前后实物对比

4．3．2 成分与结构分析

4．3．3 形貌表征

4．3．4 微波吸收性能

4．4 本章小结

第五章 Fe3O4／漂珠的制备及表征

5．1 引言

5．2 预处理工艺确定

5．2．1 碱洗

5．2．2 粗化

5．2．3 表面改性

5．3 结果与讨论

5．3．1 反应前后实物对比

5．3．2 成分与结构分析

5．3．3 形貌表征

5．3．4 微波吸收性能

5．4 本章小结

第六章 全文总结及展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况