γ輻射還原法制備鈷鎳及其復(fù)合吸波材料.pdf

1、納米磁性金屬粒子及其復(fù)合材料是目前吸波材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。開展γ-射線輻射還原法制備形貌可控的納米磁性金屬材料的研究工作無論對(duì)于制備新穎結(jié)構(gòu)、性能的納米磁性金屬吸波材料還是提高γ-射線輻射法在制備納米材料方面的應(yīng)用水平都具有特殊的意義；同時(shí)，由于γ-射線輻射法制備納米磁性金屬/無機(jī)載體復(fù)合材料具有不引入雜質(zhì)元素等特點(diǎn)，在復(fù)合吸波材料的制備方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。
　　研究了表面活性劑輔助條件下γ-射線輻射還原法制備磁性納米Ni、Co以

2、及Co-Ni合金材料，選用了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、聚乙烯醇(PVA)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)四種表面活性劑研究其對(duì)納米Ni、Co以及Co-Ni合金晶體生長(zhǎng)和形貌的影響。通過XRD、SEM、VSM及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等對(duì)材料進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，不同的表面活性劑能顯著改變磁性金屬顆粒的形貌和結(jié)構(gòu)，而且納米磁性材料的不同形貌與結(jié)構(gòu)會(huì)改變其磁性能和電磁性能。采用PVP、CTAB、PVA和SDBS四種表面

3、活性劑制備的納米Ni均為立方晶型，但是樣品形貌具有很大的差別。其中，以SDBS為表面活性劑制備的準(zhǔn)鏈狀納米鎳在7.4GHz處出現(xiàn)一個(gè)最強(qiáng)吸收峰(-23.6 dB)，分析認(rèn)為是準(zhǔn)鏈狀納米鎳更強(qiáng)的形狀各向異性引起的。
　　通過外加靜磁場(chǎng)輔助γ-射線輻射還原法制備納米磁性金屬粒子，發(fā)現(xiàn)外加靜磁場(chǎng)可以改變磁性金屬的成核和生長(zhǎng)機(jī)制，生成形貌和結(jié)構(gòu)可控的納米組裝結(jié)構(gòu)。鈷體系在氨水絡(luò)合之后可以由不規(guī)則的納米顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米片組裝而成的花狀結(jié)構(gòu)，而

4、施以外加磁場(chǎng)則可以得到均勻分散的片狀結(jié)構(gòu)。通過控制適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)強(qiáng)度能夠?qū)o納米粒子的排列實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向生長(zhǎng)，在3000 G的外加磁場(chǎng)下，可以得到定向排列非常規(guī)整的Co棒狀結(jié)構(gòu)。隨著外加磁場(chǎng)的增大，Co納米結(jié)構(gòu)定向排列的有序性增高、對(duì)應(yīng)的磁化強(qiáng)度增強(qiáng)、最大吸收頻率向低頻方向移動(dòng)，而且定向排列對(duì)Co納米粒子的吸波性能提高有一定的幫助。磁場(chǎng)輔助條件下制備的納米Ni具有更加完好和規(guī)整的鏈狀結(jié)構(gòu)，Ni納米粒子進(jìn)行規(guī)則排列后，電磁吸收效果得到了一定的增強(qiáng)

5、。根據(jù)Co:Ni比例的不同，得到的Co-Ni合金形貌具有很大的差別，單個(gè)組分有主導(dǎo)合金以該組分形貌生長(zhǎng)的作用。在磁場(chǎng)輔助條件下Co:Ni比例為1:4制備的?？麪頒o-Ni合金具有比較理想的吸波效果，在10GHz出現(xiàn)峰值，達(dá)到-33dB。而且，材料的吸收頻帶可以通過調(diào)采用γ-射線輻射還原法制備了納米鎳/石墨(Ni/G)、納米鎳/碳納米管(Ni/MWCNTs)、納米鎳/空心微球(Ni/CS)和納米鈷/二氧化硅(Co/SiO2)復(fù)合材料，研究

6、了材料的結(jié)構(gòu)、電磁參數(shù)和吸波性能之間的關(guān)系。γ-射線輻射使碳納米管表面產(chǎn)生缺陷，可以使i納米粒子以其為成核點(diǎn)而生長(zhǎng)在碳納米管表面，Ni/MWCNTs復(fù)合材料在3.8~18 GHz的電磁吸收性能有了很大的提高，在6.4GHz處出現(xiàn)最大吸收-7.2dB，復(fù)合材料電磁吸收性能主要來自于增強(qiáng)的磁損耗和改善的阻抗匹配，而不是電損耗。Ni/CS復(fù)合材料在9.8GHz處出現(xiàn)明顯的吸收峰(-14dB)，并且在8.6~11.2GHz頻率范圍內(nèi)吸收都要大于

7、-10dB；分析認(rèn)為，性能的提高源自于納米Ni包覆后給Ni/CS復(fù)合材料帶來一定的磁損耗，以及納米Ni顆粒與空心微球間界面馳豫損耗等綜合效應(yīng)。調(diào)節(jié)Co/SiO2復(fù)合材料的SiO2和Co比例，復(fù)合材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的虛部可得到較大的提高，Co/SiO2復(fù)合材料的吸波性能來源于Co包覆SiO2后帶來了介電損耗和磁損耗的綜合結(jié)果；SiO2:Co=5:1制備的Co/SiO2復(fù)合材料在6.2GHz處出現(xiàn)最強(qiáng)吸收，達(dá)到-23dB。節(jié)材料的厚度進(jìn)