【摘 要】
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铁氧体由于磁损耗强,成本低廉和化学性能稳定等特点,是极具潜力的一类电磁波吸收材料。但单一的铁氧体存在介电损耗小、密度大等问题,导致其有效吸收频带较窄、匹配厚度较厚且整体质量较重,不能满足理想吸波材料要求的“薄、轻、宽、强”的综合性能。针对上述铁氧体存在的劣性问题,考虑将其与介电损耗较大、密度小的石墨烯材料进行复合,以进一步优化综合吸波性能。首先,以一步水热法制备氧化石墨烯(GO)与Cu/Fe3O4
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铁氧体由于磁损耗强,成本低廉和化学性能稳定等特点,是极具潜力的一类电磁波吸收材料。但单一的铁氧体存在介电损耗小、密度大等问题,导致其有效吸收频带较窄、匹配厚度较厚且整体质量较重,不能满足理想吸波材料要求的“薄、轻、宽、强”的综合性能。针对上述铁氧体存在的劣性问题,考虑将其与介电损耗较大、密度小的石墨烯材料进行复合,以进一步优化综合吸波性能。首先,以一步水热法制备氧化石墨烯(GO)与Cu/Fe3O4的复合吸波材料。以氧化石墨烯为Fe3O4颗粒的生长基质,通过改变石墨烯的加入量调控复合吸波材料的电磁参数。研究表明,石墨烯对Fe3O4的微观形貌产生重要影响,石墨烯加入量越多,越是阻碍Fe3O4颗粒的生长。当石墨烯加入量为5 m L时,复合材料中棒状、球形和褶皱层状共存,有利于实现吸波性能的提升,能够获得比较好的吸波性能,反射损耗可达–18.46 d B,有效吸收带宽达5.20 GHz,相应的匹配厚度为3.10 mm。其次,合成了Zr4+-Ni2+离子梯度掺杂M型钡铁氧体/石墨烯复合材料。首先将溶胶-凝胶法制备的不同Zr4+-Ni2+离子掺杂浓度的M型钡铁氧体均匀混合,经二次热处理后获得Zr4+-Ni2+离子梯度掺杂钡铁氧体吸波材料。初始热处理温度在1400℃、二次热处理温度在1200℃的样品(“1400–1200℃”)吸波性能最好,匹配厚度为2.8 mm时,表现出最宽的有效吸收带宽为6.24 GHz,与原均匀掺杂的Ba(Zr Ni)0.6Fe10.8O19和Ba(Zr Ni)0.7Fe10.6O19样品进行对比,带宽分别拓宽了21%和44%。进一步,将所得样品“1400–1200℃”与水热法还原制备的石墨烯均匀混合获得复合吸波材料。结果表明,当石墨烯质量分数为15%时,复合吸波材料的吸收带宽为8.16 GHz,在厚度仅为2.0 mm时,反射损耗达?57.07 d B。最后,本文还进一步探究了用水热法协同热处理工艺合成了氧化石墨烯与Zr4+离子掺杂M型钡铁氧体复合吸波材料,研究了热处理温度的改变对复合吸波材料的相结构、形貌、电磁参数及吸波性能的影响。热处理温度为600℃的样品在厚度为1.00 mm时,在32.64–40.00 GHz频率范围内对电磁波均进行有效吸收,吸波带宽为7.36 GHz,有最优的性能;同时,热处理温度为600℃的样品在厚度仅为0.95 mm下,最小反射损耗可到–52.65 d B。对比未加热样品,其反射损耗提升了29.32%,匹配厚度变薄了69.35%。
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