【摘 要】
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随着高频电子器件和设备的广泛应用,电磁干扰和污染也日益严重,迫切需要开发具有“薄、轻、宽、强”特征的高性能吸波材料以解决这些问题。铁基金属及其合金因其高的饱和磁化强度和Snoek极限以及良好的高频电磁特性是高效吸波材料的有力候选者,但其高的密度、低的抗氧化和耐蚀能力、强的涡流效应等缺点在一定程度上阻碍它们的实际应用。低维化和复合化目前被认为是克服铁基金属材料相关缺点并提升综合吸波性能行之有效的策略
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随着高频电子器件和设备的广泛应用,电磁干扰和污染也日益严重,迫切需要开发具有“薄、轻、宽、强”特征的高性能吸波材料以解决这些问题。铁基金属及其合金因其高的饱和磁化强度和Snoek极限以及良好的高频电磁特性是高效吸波材料的有力候选者,但其高的密度、低的抗氧化和耐蚀能力、强的涡流效应等缺点在一定程度上阻碍它们的实际应用。低维化和复合化目前被认为是克服铁基金属材料相关缺点并提升综合吸波性能行之有效的策略,其中一维结构和核壳结构由于独特的结构和电磁特征而备受关注。本文采用静电纺丝结合氢热还原以及原子层沉积技术制备了Fe、FexCo1-x、Fe@Si O2、Fe7Co3@Al2O3和Fe7Co3@Zn O纳米线,研究了合金比例、壳层厚度和填充量等因素对相应吸波涂层电磁特性和吸波性能的影响及调控机制。主要研究内容和结果如下:（1）所制备的Fe纳米线具有多孔结构,平均直径约为121 nm。随着填充量的增加,吸波强度先增大后减小。填充量为30 wt%时,在1.6 mm匹配厚度下,最小反射损耗(RLmin)位于10.2 GHz处达到-38.4 d B,RL＜-10 d B的有效吸收带宽（EAB）为2.0GHz（9.2～11.2 GHz）;厚度为1.3 mm时,最大EAB达到2.8 GHz（11.5～14.3 GHz）。（2）对于Fe@SiO2核壳纳米线,随着沉积圈数增加,吸收峰逐渐向低频移动,但吸收强度有所下降。当沉积200圈时,所得样品的RLmin值在5.2 GHz处为-31.9 d B,匹配厚度为2.2 mm,EAB为0.9 GHz。（3）FexCo1-x（x=3,5,7）纳米线的吸收峰随Fe/Co摩尔比的变化而明显移动,Fe7Co3纳米线拥有最佳的综合吸波性能,RLmin值在6.7 GHz处为-32.5 d B,相应的EAB为1.7 GHz（6.0～7.7 GHz）。此外,当涂层厚度在1.0～3.0 mm之间变化时,在4.4～18.0 GHz范围内的RL值均低于-10 d B,几乎覆盖整个C至Ku频段。（4）Fe7Co3@Al2O3核壳纳米线随沉积圈数即Al2O3壳层厚度的增加,其吸波性能先加强后减弱。沉积100圈的Fe7Co3@Al2O3样品具有最好的综合吸波性能,厚度为1.3mm时,RLmin值为-30.5 d B,位于16.5 GHz处,相应EAB为3.7 GHz（14.3～18.0 GHz）。（5）Fe7Co3@ZnO核壳纳米线的吸收强度随沉积圈数即ZnO壳层厚度的增加呈先增加后减小的变化趋势,优化样品由于核壳组分间更好的协同作用,在中高频区展现出优异的吸波效果。沉积150圈的Fe7Co3@Zn O核壳纳米线的RLmin值在13.0 GHz处可达到-41.0 dB,匹配厚度1.6 mm,相应EAB为4.5 GHz（10.8～15.3 GHz）。综上所述,所制备的Fe和FeCo纳米线在相对较低的填充量下表现出较好的综合吸波性能,优于许多文献报道的铁基磁性金属和合金吸波材料。同时,介电氧化物壳层的引入能有效调控电磁参数,优化阻抗匹配特性,使吸波强度或有效吸收带宽进一步有所增加,更重要的是能显著调节有效吸收频率范围,拓宽此类材料的应用范围及应用场景。
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