多层复合磁性纳米吸波材料制备与性能研究

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本文针对具有优良电磁吸波性能的铁氧体材料在红外波段吸波能力差的问题,提出采用纳米尺度的核/壳多层包覆结构,并用非均匀沉淀法和溶胶-凝胶法制备了Fe3O4/SiO2/Al2O3、Fe3O4/SiO2/TiO2、Fe3O4/SnO2/Al2O3和Fe3O4/SnO2/TiO2等一系列纳米材料,用TEM、XRD、FT-IR、VSM等现代分析测试手段研究了材料的微观组织特征、包覆情况以及多层复合材料的磁性能,并用双波段红外发射仪测定了四种材料的红外发射率,分析了材料在红外波段的吸波性能。首先探讨了非均匀沉淀法和溶胶-凝胶法的制备工艺,阐述在制备Fe3O4,Fe3O4包覆SiO2和SnO2以及后续包覆Al2O3和TiO2中的一些工艺影响因素。通过TEM的观察和XRD和FT-IR的研究,证实Fe3O4、Fe3O4/SiO2、Fe3O4/SnO2、Fe3O4/SiO2/Al2O3、Fe3O4/SiO2/TiO2、Fe3O4/SnO2/Al2O3以及Fe3O4/SnO2/TiO2的尺度均在纳米量级,在Fe3O4/SiO2/Al2O3、Fe3O4/SiO2/TiO2、Fe3O4/SnO2/Al2O3及Fe3O4/SnO2/TiO2中确实存在多层包覆。通过VSM测量得到Fe3O4的比饱和磁化强度(σs)为72emu/g,矫顽力(Hc)为48Oe。在包覆SiO2和SnO2以及Al2O3和TiO2后,材料依然保持了良好的磁性能。红外发射率的测定,证明了Fe3O4自身在红外波段吸波效果很差,而且SiO2或SnO2的包覆没有改善Fe3O4在红外波段的吸波性能,但是在进一步包覆Al2O3或TiO2后,红外发射率由Fe3O4的0.97分别降至0.820.83,Fe3O4在红外波段的吸波性能得到了改善。这些结论表明核/壳结构多层包覆纳米复合材料确实具备多波段兼容吸波的潜力,可望成为今后吸波材料发展的方向之一。
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