低頻段復(fù)合吸波材料的制備及電磁性能研究.pdf

1、研究吸波材料在國防和民用工業(yè)都具有十分重要的意義。目前，吸波材料正朝著“薄、輕、寬、強”的方向發(fā)展，但單一組分的吸波材料無法同時滿足這些要求，而復(fù)合型吸波材料可以克服單一組分的缺點，具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，是未來吸波材料的發(fā)展方向之一。目前，我國對于低頻段（0~6GHz）復(fù)合型吸波材料的研究甚少。因此本論文選擇了磁損耗型納米鐵氧體、羰基鐵和介電損耗型鈦酸鋇、聚苯胺作為研究對象，利用它們的不同損耗機制、設(shè)計開發(fā)了在低頻段具有優(yōu)異吸波性能的復(fù)合材料

2、Fe3O4-SrFe12O19、Ni0.5Zn0.5Fe2O4-PANI、BaTiO3-PANI和Fe(CO)5/PANI。
　　在無氮氣保護下，采用共沉淀法制備納米Fe3O4，重點探討制備過程中Fe3+和Fe2+的摩爾比對樣品磁性能的影響，在此基礎(chǔ)上，采用界面法制備復(fù)合材料Fe3O4-SrFe12O19，考察不同質(zhì)量比的Fe3O4和SrFe12O19對復(fù)合材料的磁性能以及吸波性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)n(Fe3+):n(Fe2+)

3、=1:3.5時，制備出具有超順磁性的粒徑在10~15nm之間的球形納米Fe3O4；當(dāng)m(Fe3O4):m(SrFe12O19)＝1:0.3時，F(xiàn)e3O4均勻的包覆在SrFe12O19表面，而且復(fù)合材料Fe3O4-SrFe12O19不僅具有超順磁性，而且吸波性能也達到最佳，其最大吸收峰值為-17.7dB，優(yōu)于-5dB頻寬為1300MHz，覆蓋了2130~3430MHz頻域。
　　首次采用共沉淀法與溶膠-凝膠聯(lián)合法，制備針狀納米Ni0

4、.5Zn0.5Fe2O4，研究制備過程中鎳和鋅的添加量對納米Ni0.5Zn0.5Fe2O4長徑比的影響，通過改變制備過程中鎳和鋅的添加量達到控制Ni0.5Zn0.5Fe2O4長徑比的效果；并考察煅燒溫度對產(chǎn)物的物相的影響。結(jié)果表明，當(dāng)共沉淀法中nNi:nZn:nFe為0.3:0.3:2時，Ni0.5Zn0.5Fe2O4的長徑比達到最大為20左右，并且，隨著煅燒溫度的增加，Ni0.5Zn0.5Fe2O4的長徑比在減小。再者，采用原位聚合法

5、制備Ni0.5Zn0.5Fe2O4-PANI復(fù)合材料，研究Ni0.5Zn0.5Fe2O4和PANI的鍵合作用機理以及不同質(zhì)量比的Ni0.5Zn0.5Fe2O4和PANI對復(fù)合材料的磁性能和吸波性能的影響。從Ni0.5Zn0.5Fe2O4-PANI復(fù)合材料的FT-IR光譜分析得出，Ni0.5Zn0.5Fe2O4和PANI之間存在一定的鍵合作用，使復(fù)合材料的特征吸收峰發(fā)生紅移。利用VSM和PNA對產(chǎn)物進行表征和分析得出，隨著PANI量的增加

6、，復(fù)合材料的矯頑力和飽和磁化強度在減小，而復(fù)合材料的吸波性能在0~6000MHz范圍內(nèi)是先增加后減小，當(dāng)m(Ni0.5Zn0.5Fe2O4):m(PANI)＝1:10時，產(chǎn)物具有最佳吸波性能，其最大吸收峰值為-21.5dB，優(yōu)于-5dB頻寬為2900MHz，覆蓋了3100~6000MHz頻域。
　　分別采用溶膠-凝膠法和水熱法制備納米BaTiO3，當(dāng)水熱反應(yīng)24h制備的納米BaTiO3為形貌規(guī)則的四方晶型，粒徑約60nm；并在此基

7、礎(chǔ)上以硅烷偶聯(lián)劑KH570對納米BaTiO3表面進行修飾，采用原位聚合法制備具有核-殼結(jié)構(gòu)的BaTiO3-PANI復(fù)合材料，考察不同質(zhì)量比的BaTiO3與PANI和不同吸收厚度對BaTiO3-PANI復(fù)合材料吸波性能的影響，并探討硅烷偶聯(lián)劑KH570在制備過程中的反應(yīng)機理。利用XRD、TEM和FT-IR對復(fù)合材料進行表征和分析，得出硅烷偶聯(lián)劑KH570起到了連接苯胺與鈦酸鋇的橋梁作用，使PANI成功地包覆納米BaTiO3粒子形成具有核-

8、殼結(jié)構(gòu)的BaTiO3-PANI復(fù)合材料，其中BaTiO3為核，PANI為殼，殼層為40nm，并且包覆后相鄰BaTiO3粒子之間由于高分子的空間位阻而難以相遇，使BaTiO3分散性更好。利用PNA對復(fù)合材料的吸波性能進行分析，得出在0~6000MHz范圍內(nèi)，隨著BaTiO3與PANI質(zhì)量比和吸收厚度的增加，BaTiO3-PANI復(fù)合材料的反射率RL都是先減小后增大，當(dāng)BaTiO3與PANI的質(zhì)量比為4:1，吸收厚度為3.0mm時，BaTi

9、O3-PANI復(fù)合材料的反射率RL達到最小，其最大吸收峰值為-14.4dB，優(yōu)于-5dB頻寬為1114MHz，覆蓋了4798~5912MHz頻域。
　　采用物理共混法制備復(fù)合材料Fe(CO)5/PANI，研究不同質(zhì)量比的Fe(CO)5與PANI以及不同吸收厚度對復(fù)合材料吸波性能的影響，同時考察復(fù)合后對Fe(CO)5磁性能的影響。結(jié)果表明，復(fù)合材料Fe(CO)5/PANI的矯頑力較純Fe(CO)5略微增加，而飽和磁化強度卻減小。在0