【摘 要】
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电磁污染防治和军事隐身技术对吸波材料的要求逐渐提高,因此,开发兼具反射损耗低和有效吸收频带宽的吸波材料具有重要意义。钴铁氧体作为吸波材料虽然研究较多,但是仍存在许多缺陷,如阻抗匹配差和密度高等。因此,本论文在钴铁氧体制备工艺及其吸波性能强化方面进行研究,具体研究内容及结论如下:(1)通过共沉淀-水热法制备混合型尖晶石结构的纳米钴铁氧体,探究反应原料、晶化温度和晶化时间对钴铁氧体微观结构及吸波性能的
【基金项目】
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基于化学法隐晶质石墨制备石墨烯及复合铁氧体自组装与电磁损耗机理研究,国家自然科学基金项目,编号:52274265; 基于外模板法天然丝光沸石制备介孔材料及吸波性能研究,国家自然科学基金项目,编号:51372108;
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电磁污染防治和军事隐身技术对吸波材料的要求逐渐提高,因此,开发兼具反射损耗低和有效吸收频带宽的吸波材料具有重要意义。钴铁氧体作为吸波材料虽然研究较多,但是仍存在许多缺陷,如阻抗匹配差和密度高等。因此,本论文在钴铁氧体制备工艺及其吸波性能强化方面进行研究,具体研究内容及结论如下:(1)通过共沉淀-水热法制备混合型尖晶石结构的纳米钴铁氧体,探究反应原料、晶化温度和晶化时间对钴铁氧体微观结构及吸波性能的影响。研究结果表明,以CTAB为表面活性剂,六水乙酸钴和六水氯化铁为反应原料,混合溶液p H=11,晶化温度为180℃,晶化时间为8 h下制备的35.00 nm左右的球形钴铁氧体吸波性能最好,在吸收层厚度为2.50mm,频率为13.50 GHz处,反射损耗值达到最小为-8.03 d B。反应原料、晶化温度和晶化时间主要通过影响钴铁氧体晶粒尺寸和产生α-Fe2O3杂质相使吸波性能产生差异。(2)探究两种稀土元素钕和钆取代对钴铁氧体微观结构及吸波性能影响。结果表明稀土离子钕和钆的最佳掺杂摩尔量均为x=0.04,两种稀土离子都可以使钴铁氧体晶粒尺寸减小,晶格常数增大。两种稀土离子的取代均会使钴铁氧体饱和磁化强度降低,矫顽力和磁晶各向异性增强。钆离子掺杂效果优于钕离子的原因是钆离子能使钴铁氧体的晶粒尺寸更小,更高的界面极化提高了介电损耗;矫顽力和磁晶各向异性的增强也会使磁损耗提升。Co Fe1.96Gd0.04O4在吸收层厚度为2.50 mm,频率为13.75 GHz处,反射损耗值达到最小为-14.83 d B,有效吸波频带宽度为2.04 GHz(12.73~14.77 GHz),相比于钴铁氧体,反射损耗值提高84.68%,有效吸收频带拓宽2.04 GHz。(3)通过两步水热法制备钴铁氧体@碳核壳结构复合材料。结果表明碳壳为无定形结构,当复合材料中碳含量为6.01wt%时,在吸收层厚度为2.00 mm,频率为13.92GHz处反射损耗达到最小值为-25.66 d B,有效吸收频带宽度为4.59 GHz(11.20~15.79GHz),与钴铁氧体相比密度降低20.78%,反射损耗值提高219.55%,有效吸收频带拓宽4.59 GHz。吸波性能强化的主要原因是钴铁氧体和碳壳形成的界面极化和碳壳中丰富的官能团形成的偶极极化极大增强了介电损耗,同时使复合材料形成了良好的阻抗匹配。(4)通过原位聚合二氧化硅制备钆-钴铁氧体@二氧化硅@碳核-壳-壳结构复合材料。结果表明二氧化硅层为无定形结构,在吸收层厚度为2.50 mm,频率为9.93 GHz处反射损耗值达到最小值为-46.85 d B,有效吸收频带宽度为3.14 GHz(8.74~11.88GHz),相比于钆-钴铁氧体反射损耗提升215.91%,有效吸收频带拓宽1.10 GHz。吸波性能强化的机理是多壳层结构可以形成多次界面极化,进一步增强介电损耗,并形成良好的阻抗匹配;另外多层核壳结构和颗粒之间的紧密堆积使入射电磁波传播路径增加并发生多重散射,加剧入射电磁波衰减。该论文有图92幅,表19个,参考文献203篇。
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