铁氧体复合纳米吸波剂的制备及其性能
【摘要】随着当今社会的快速发展,各种电子设备的广泛使用,给我们生活的环境带来了大量的电磁波,造成了空间电磁污染。作为一种新的社会公害,电磁辐射导致的电磁干扰不仅影响到各类电子器件的正常运行,而且对人类的身体健康也产生了极大的危害。因此,研究并且利用吸波材料吸收干扰的电磁波,对减少空间电磁污染,改善人类的生存环境具有极其重要的意义。对于理想的吸波材料,应该具有厚度薄、重量轻、吸收强、频段宽的特点。但是,到现在为止,还未发现能够同时满足这些要求的吸波材料。因此研究新型吸收剂已经成为材料学界的热点之一。包覆型纳米吸波剂是一种构造新颖的,由几种纳米材料通过化学键或其他相互作用包覆起来形成的纳米尺度的有序组装,是更高层次的纳米复合材料。由于其集合了纳米尺寸变化和壳核结构所带来的效应,如悬空键多、比表面积大、界面极化强等特殊性,有望成为高性能的吸波剂。铁氧体的纳米级尺寸远小于电磁波波长,因此相比常规的吸波材料来说,电磁波的透过率要强很多。目前研究较多的铁氧体主要是尖晶石铁氧体与磁铅石型铁氧体。立方晶系的尖晶石型铁氧体材料具有低的饱和磁矩、超顺磁性、高磁化率等优点,是良好的软磁性材料。六角晶系磁铅石型铁氧体具有较高的磁晶各向异性等效场,因此存在较高的自然共振频率,自然共振是铁氧体吸收电磁波的主要机制；其次这种铁氧体具有片状结构,而片状是吸收剂的最佳形状,所以在几种铁氧体中,磁铅石型铁氧体吸波性能最好。将软硬磁相进行核壳结构复合,不仅利用了二者在其电磁性能上的互补性,而且可以有效的利用这种特殊的核壳结构和软硬磁相间的界面极化和界面耦合等交互作用,进一步提高了材料对电磁波的吸收,从而获得了性能上更加理想的吸波材料。本文在传统溶胶-凝胶制备工艺的基础上进行了改进,制备出了尖晶石结构的ZnFe2O4、NixZn1-xFe2O4和磁铅石型结构SrFe12O19纳米粉体,具有核壳结构的SrFe12O19/ZnFe2O4以及SrFe12O19/Ni0.6Zn0.4Fe2O4复合纳米吸波剂,利用XRD、TEM和VSM以及矢量网络分析仪等分析方法,对颗粒的物相、形貌、磁性以及吸波性能进行了检测和分析,系统的研究了两种不同晶体结构的软硬磁相单体进行包覆前后的物性改变。检测和分析结果显示：1.在传统溶胶-凝胶制备过程中,加入适量的葡萄糖和丙烯酰胺,制得的尖晶石结构的ZnFe2O4纯度高、粒径小、有较好的软磁特性和吸波性能。2.采用改进的溶胶-凝胶制备工艺,改变铁锶比和煅烧温度,制备SrFe12O19纳米粉体。研究表明当铁锶比为11.5,两步煅烧得出的磁铅石型锶铁氧体纳米粉体纯度高,粒度均匀、尺寸小、分散性也得到很大的改善。3.采用改进的溶胶-凝胶制备工艺,在磁铅石型结构的SrFe12o19表面包覆一层尖晶石结构的ZnFe2o4,制备出核/壳结构SrFe12O19/ZnFe2O4纳米颗粒。研究表明：当SrFe12O19与ZnFe2O4摩尔比例为1：2,煅烧温度为850℃时,复合粉末具有明显的核-壳结构,颗粒大多呈椭球形或杆状,粒度分布均匀,包覆层致密,具有良好的硬磁特性；且吸收强,最大反射损耗值RL可达-35.3dB,具有良好的吸波性能。4.以尖晶石结构的ZnFe2O4为基础,掺杂不同比例的N产+离子,制备出NixZn1-xFe2O4系列样品。分析结果显示随着Ni2+离子含量的增加,样品的峰位向高衍射角度偏移,晶格常数变小,饱和磁化强度先增后减,在x=0.6时达到最大值。5.以SrFe12O19为核,在其表面包覆尖晶石型Nix0.6ZN0.4Fe2O4,在不同的煅烧温度下,制备出复合SrFe12O19/Ni0.6Zn0.4Fe2O4纳米粉体。分析结果显示：当煅烧温度为900℃时,得到的样品纯度高,结晶好,而且复合粉体的磁性能得到很大改善。
【作者】刘慧玲；
【导师】冯旺军；
【作者基本信息】兰州理工大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】尖晶石型铁氧体；磁铅石型铁氧体；核壳结构；磁性纳米粉体；吸波性能；
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