复合型SrFe12O19微波吸收材料的制备及吸波性能研究

摘要

微波吸收材料是一种重要的功能材料,它在军事、信息和环保科学领域获得广泛的应用和发展。目前,吸波材料的研究正朝着吸收率高、涂层薄、吸收频带宽、质量轻、抗磨蚀及成本低的方向发展。铁氧体具有优良的吸波性能,国内外对铁氧体吸波材料的研究一直十分关注。但是由于单一的铁氧体吸波材料,难以满足宽频带和轻质量的要求,通常采用添加剂复合改性和结构设计的方法,改善材料的电磁性能,使电磁参数得到更好的匹配,从而提高材料的吸波性能。基于这种背景,本文围绕单轴型六角结构 SrFe12O19微波吸收剂开展研究,通过添加不同类型介电/介磁材料对其进行改性,系统研究添加剂对吸收剂电磁性能的影响。主要研究工作分为三部分:(1)利用具有高磁导率的Fe3O4对SrFe12O19进行掺杂,研究磁损耗介质在不同含量和不同厚度条件下对SrFe12O19吸波性能的影响;(2)分别利用具有涡流损耗的羰基铁粉和具有介电损耗的碳纤维对SrFe12O19进行改性处理,系统研究不同损耗机理对材料产生的吸波性能的变化;(3)研究双层结构吸收体的吸波效应,利用磁织构原理设计吸收体,研究层面反射对吸波性能的影响。详细研究内容归纳如下:
　　1.以F127为表面活性剂和模板制备出分布均匀的Fe3O4颗粒,通过透射电镜分析,发现颗粒基本不发生团聚,且具有独特的结构和性质。再与锶铁氧体复合,发现复合材料的吸波性能与Fe3O4的含量有很大关系,当Fe3O4颗粒的含量为40％时的吸波性能最好,匹配厚度为2.42mm。
　　2.系统研究羰基铁粉、碳纤维掺杂锶铁氧体复合材料的吸波特性。实验发现,复合材料中羰基铁粉含量为40％时的吸波性能最好,其-8dB带宽达到6.2GHz,-5dB带宽达到8.6GHz,最大损耗为21dB。并且与掺杂Fe3O4颗粒的复合材料相比,主峰峰位向低频移动,具有明显的实际应用价值。实验表明,采用碳纤维掺杂有利于降低样品的面密度。利用碳纤维的介电性能,可以根据阻抗匹配原理进行设计,达到调整微波吸收剂的电磁参数的目的,为碳纤维掺杂铁氧体复合吸波剂研究提供实验依据。
　　3.研究了不同材料和不同排列顺序的双层吸波材料的吸波性能。实验发现,以羰基铁粉作为吸收层,锶铁氧体作为表面过渡层的双层结构材料的吸波性能最优良,其-8dB带宽达到6.4GHz,-5dB带宽达到10.8GHz,最大损耗为27.3dB。在2-18GHz雷达波段,获得了吸收性能符合实际使用要求的高性能优质复合微波吸波剂。本课题的研究为进一步开展掺杂铁氧体复合吸波剂的实验、应用和机理研究提供了有价值的实验数据。

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引言

第一章 绪论

§1.1 课题背景及意义

§1.2 吸波材料的研究现状

§1.3 吸波材料的应用前景

§1.4 吸波材料的发展趋势

小 结

参考文献

第二章 吸波材料的理论基础

§2.1 尖晶石型铁氧体的晶体结构和基本特性

§2.2 六角晶系铁氧体的晶体结构和基本特性

§2.3 铁氧体磁导率与介电常数

§2.4 材料与电磁波的相互作用规律[1]

§2.5 电磁波的反射与折射[5-7]

§2.6电磁波吸收原理

§2.7 吸收体的设计

参考文献

第三章 制备方法与测试手段

§3.1 样品的制备方法

§3.2 样品的测试手段

参考文献

第四章 微波吸收机理

§4.1 铁氧体损耗机理[1]

小 结

参考文献

第五章 掺杂锶铁氧体复合材料的吸波性能研究

§5.1 Fe3O4掺杂锶铁氧体复合材料的吸波性能研究

§5.2 羰基铁和碳纤维掺杂锶铁氧体复合材料的吸波性能研究

参考文献

第六章 双层结构复合材料吸波性能的研究

§6.1 双层复合材料的吸波性能研究

参考文献

第七章 结论

致谢

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