基于磁性金屬、鐵氧體及其納米復(fù)合微米纖維的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及微波吸收性能研究.pdf

1、磁性纖維材料具有形狀各向異性、密度小、電磁特性良好等特點(diǎn)，因此作為微波吸收材料受到了廣泛的關(guān)注。本文采用溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化法與熱還原法制備了直徑在1-4μm、晶粒尺寸為納米級(jí)的Fe0.2(Co0.2Ni0.8)0.8、α-Fe、Ni0.5Zn0.5Fe2O4微米纖維及BaFe12O19/α-Fe復(fù)合微米纖維。利用X-射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡SEM、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)等測(cè)試手段對(duì)所制備纖維的物相結(jié)構(gòu)、微觀形貌、磁性能進(jìn)行了

2、表征。采用網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀測(cè)試了所制備纖維在2-18GHz頻率范圍內(nèi)的電磁參數(shù)。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了上述微米纖維的單層和多層結(jié)構(gòu)吸波體，并研究了其吸波性能。
　　結(jié)果表明，基于Fe0.2(Co0.2Ni0.8)0.8、α-Fe和Ni0.5Zn0.5Fe2O4微米纖維及BaFe12O19/α-Fe復(fù)合微米纖維設(shè)計(jì)的單層結(jié)構(gòu)吸波體對(duì)2-18 GHz頻率范圍內(nèi)的電磁波都具有一定吸收效果。在單層結(jié)構(gòu)中，BaFe12O19/α-Fe復(fù)合微米

3、纖維的吸波效果最好。這主要得益于其內(nèi)部高電阻率的BaFe12O19與較高Snoek's極限的α-Fe的復(fù)合。在相同厚度條件下，雙層微米纖維結(jié)構(gòu)的微波吸收性能要優(yōu)于單層結(jié)構(gòu)。在雙層結(jié)構(gòu)吸波體中，以BaFe12O19/α-Fe復(fù)合微米纖維作為匹配層和Fe0.2(Co0.2Ni0.8)0.8微米纖維作為吸收層的吸波性能最好。在匹配層厚度與吸收層厚度分別為0.9mm和1.1mm時(shí)，有效吸收頻帶寬度(反射率小于-20dB)達(dá)到5.8GHz(從12

4、.2到18 GHz)，并且在15.2 GHz處的最小反射率達(dá)到-61.2 dB。此外，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)具有高電阻率的Ni0.5Zn0.5Fe2O4微米纖維或BaFe12O19/α-Fe復(fù)合微米纖維用作雙層結(jié)構(gòu)中的匹配層時(shí)，雙層結(jié)構(gòu)吸波體的吸波效果較好。
　　根據(jù)以上的研究基礎(chǔ)，我們用α-Fe、Fe0.2(Co0.2Ni0.8)0.8、Ni0.5Zn0.5Fe2O4微米纖維或BaFe12O19/α-Fe復(fù)合微米纖維設(shè)計(jì)了三層結(jié)構(gòu)吸波體，與單

5、層和雙層結(jié)構(gòu)的吸波體相比，三層結(jié)構(gòu)吸波體在相同厚度條件下同在較寬的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出更強(qiáng)的吸波效果。當(dāng)以0.4mm厚的Ni0.5Zn0.5Fe2O4微米纖維作匹配層，0.9mm厚的Fe0.2(Co0.2Ni0.8)0.8微米纖維作中間層，0.7mm厚的α-Fe微米纖維作最內(nèi)層時(shí)，三層結(jié)構(gòu)吸波體在較寬的頻帶范圍內(nèi)具有較強(qiáng)的吸波效果。其中，在7.8GHz到18 GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-10 dB，頻帶寬度達(dá)10.2 GHz，在11.1 G