NdMnO3和Sr2FeMoO6掺杂体系的制备及微波吸收性能

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本文采用干磨法及高温烧结的方法合成钙钛矿结构Nd1-xSrxMnO3和Nd0.5Sr0.5CoxMn1-xO3样品以及双层钙钛矿结构(Sr2-xBax)FeMoO6样品,采用湿磨法及高温烧结合成Nd0.7Sr0.3MnO3样品,并对其微波吸收特性进行了系统的研究。利用XRD、EDS、SEM、TEM对样品的晶体结构、化学成分、微观形貌进行了表征,并对Nd1-xSrxMnO3烧结样品的XRD数据进行Rietveld结构精修。结果表明高能球磨促使原始粉末发生反应,长时间的球磨可以使晶粒细化至纳米级,高温烧结后均可得到单相钙钛矿或双层钙钛矿结构。干磨法所得粉末颗粒为近球形,湿磨法所得粉末颗粒为不规则片状,颗粒均在微米量级。采用四探针法测量了烧结样品的室温电阻率。结果表明所有样品的电阻率均处于半导体范围内,掺杂量对样品的电阻率有较大影响。用微波矢量网络分析仪测试了样品在2-20GHz的复介电常数和复磁导率,计算了电磁损耗角正切及微波反射率,并分析了元素掺杂以及涂层厚度对体系微波吸收性能的影响,初步探讨了微波电磁损耗机制。结果表明:对于干磨法制备的Nd1-xSrxMnO3,x=0.2的球磨样品涂层厚度为2.5mm时,16.6GHz处吸收峰值为13.2dB,小于-10dB频宽为1.1GHz;x=0.4的烧结样品涂层厚度为2.8mm时,12.6GHz位置处吸收峰值为24.6dB,小于-10dB频宽为0.66GHz。对于湿磨法制备得到Nd0.7Sr0.3MnO3,当涂层厚度为2.38mm时,16.4GHz位置处吸收峰值为23.9dB,小于-10dB的频宽达1.7GHz。对于Nd0.5Sr0.5CoxMn1-xO3,x=0.6时的球磨样品涂层厚度为2.5mm时,17GHz处吸收峰值为8.3dB;x=0.6时的烧结样品涂层厚度为2.5mm时,14.3GHz位置处吸收峰值达22.7dB,小于-10dB频宽为0.85GHz。对于(Sr2-xBax)FeMoO6,各个掺杂量的样品均有良好的微波吸收性能,当涂层厚度为5.4mm,x=0.4时,4.6GHz位置处吸收峰值为42.2dB,14GHz位置处吸收峰值为15dB,小于-10dB频宽为3.15GHz;x=0.5时,4.5GHz位置处吸收峰值为40.9dB,13.6GHz位置处吸收峰值为14.3dB,小于-10dB频宽为3.33GHz。对材料的微波损耗机制分析表明:Nd1-xSrxMnO3和Nd0.5Sr0.5CoxMn1-xO3样品的微波损耗主要来自于介电损耗,磁损耗很微弱。(Sr2-xBax)FeMoO6样品兼具较强的介电损耗和磁损耗。所有样品中均存在介电损耗角正切和磁损耗角正切随频率的增加变化趋势相反的现象,这可能是样品中铁磁团簇与反铁磁团簇共存,在一定频率的电磁场作用下相互转化的结果。
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