幾種鐵磁金屬微納米吸收劑的制備及寬帶吸波涂層的設(shè)計(jì).pdf

1、鐵磁金屬基微納米吸收劑材料憑借良好的電磁匹配特性與高效的電磁損耗能力，已發(fā)展成為吸波材料領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。本文以微納米CoFe2O4、BaFe12O19等鐵氧體顆粒為前驅(qū)體，利用氫熱還原法制備了CoFe納米顆粒、CoFe/Al2O3納米復(fù)合顆粒以及Fe/BaFeO2.5微米復(fù)合顆粒等鐵磁金屬以及鐵磁金屬/氧化物復(fù)合顆粒吸收劑材料，通過(guò)前驅(qū)體形貌、物相成份以及還原溫度、時(shí)間等工藝參數(shù)的控制，實(shí)現(xiàn)了鐵磁金屬基吸收劑材料形貌以及物相成份的可控

2、調(diào)節(jié)。研究了鐵磁金屬顆粒形狀、尺寸、鐵磁元素相對(duì)含量以及絕緣性氧化物的引入等組織結(jié)構(gòu)因素對(duì)電磁性能的影響規(guī)律，并掌握了電磁參數(shù)調(diào)控方法，改善了吸收劑材料的電磁匹配特性，提高了吸波性能。本文還利用遺傳算法針對(duì)多層吸波涂層進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了具有超寬頻帶電磁波吸收特性的多層結(jié)構(gòu)吸波涂層，并利用周期性微帶吸波陣列對(duì)涂層的低頻吸波性能以及大角度斜入射吸波性能進(jìn)行了改善。
　　CoFe納米顆粒的制備工藝表明，通過(guò)還原前驅(qū)體的形貌控制，可以

3、成功合成尺寸細(xì)小的球形與片狀CoFe納米顆粒，其中片狀CoFe顆粒具有極高的比表面積。還原溫度、時(shí)間等工藝參數(shù)是保留前驅(qū)體形貌特征的關(guān)鍵因素。當(dāng)還原溫度過(guò)高、還原時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，由于高活性的Co、Fe原子的遷移擴(kuò)散，還原產(chǎn)物間團(tuán)聚現(xiàn)象較為嚴(yán)重，產(chǎn)物顆粒尺寸較大，前驅(qū)體的形狀、尺寸特征難以很好的保留。Al2O3、BaFeO2.5等穩(wěn)定氧化物的引入可以起到“骨架”作用，阻礙還原過(guò)程中Co、Fe等金屬原子的擴(kuò)散遷移，有效地抑制還原產(chǎn)物間的團(tuán)聚、長(zhǎng)

4、大，更好地保留前驅(qū)體形狀、尺寸特征，提高氫熱處理溫度及時(shí)間上限。
　　電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明，鐵磁金屬顆粒尺寸納米化以及Al2O3、BaFeO2.5等絕緣性氧化物的引入均可以有效地降低顆粒的電導(dǎo)率。納米CoFe顆粒的電導(dǎo)率小于塊體CoFe約3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，微米Fe/BaFeO2.5復(fù)合顆粒相比于同尺寸 Fe顆粒電導(dǎo)率下降了約8-9個(gè)數(shù)量級(jí)。電磁參數(shù)測(cè)試結(jié)果還表明，鐵磁金屬顆粒形狀、尺寸以及鐵磁元素相對(duì)含量等組織結(jié)構(gòu)因素對(duì)其電磁性能有顯

5、著影響。由于渦流效應(yīng)的抑制，球形CoFe顆粒的磁導(dǎo)率隨顆粒尺寸的減小而顯著升高；片狀CoFe顆粒由于具有較高的比表面積以及較薄的顆粒厚度，其介電常數(shù)與磁導(dǎo)率水平遠(yuǎn)高于相同尺寸的球形CoFe顆粒；鐵磁合金顆粒的磁導(dǎo)率會(huì)隨Fe元素相對(duì)含量的增加而升高。另外，Al2O3、BaFeO2.5等絕緣性氧化物的引入可以抑制顆粒內(nèi)的渦流損耗，有效地提高顆粒的磁導(dǎo)率。
　　通過(guò)電磁參數(shù)的調(diào)控，可以控制吸收劑材料的工作頻帶特性，拓寬其有效吸收帶寬。研

6、究結(jié)果表明，高介電常數(shù)的片狀CoFe顆粒的有效吸收帶位于2-4GHz的低頻波段，而低介電常數(shù)的球形CoFe顆粒的有效吸收帶則位于10-18GHz的高頻波段；由于電磁匹配特性的改善，微米Fe/BaFeO2.5復(fù)合顆粒吸收劑的最大有效吸收帶寬遠(yuǎn)大于同尺寸微米Fe顆粒吸收劑，納米CoFe/Al2O3復(fù)合顆粒吸收劑更是在10-18GHz范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了-10dB吸收。
　　多層結(jié)構(gòu)吸波涂層可以有效地綜合多種吸收劑的工作頻帶特性，經(jīng)遺傳算法優(yōu)化