La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3及改性La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3的电磁特性及微波吸收特性

【摘要】微波隐身材料是能够有效吸收入射电磁波，并将电磁能转化为热能或使电磁波发生散射，从而使目标的回波强度显著减弱的一类电磁功能材料。随着雷达、无线通讯系统、局域网络、个人数字辅助设施及其它的通讯工具的飞速发展，电磁辐射污染及电磁兼容问题日益突出。微波隐身材料成为国防工业与民用技术领域的关键材料。镧系水锰矿由于其优异的电学和磁学特性受到越来越多的关注，本文主要研究La0.7Sr0.3MnO3及改性La0.7Sr0.3MnO3的电磁特性及微波吸收特性。采用理论计算指导实验的研究方式能够节省大量的人力、物力及财力。首先分别采用熔融盐法及化学镀方法制备Fe3N及镀镍空心微球粉体，并购买一定量的羰基铁粉，而后制成电磁参数及反射率测试用吸波剂/环氧树脂复合涂层。以电磁参数为基础，根据均匀传输线理论在Matlab中编程，或依据NRW反射/传输测试方法在HFSS中建立相应的三维结构模型，计算仿真材料的微波反射损耗特性。结果表明，理论计算结果与实验结果基本一致，能够达到性能预测的目的。采用固相反应法在不同合成温度下制备La0.7Sr0.3MnO3吸波粉体，结果表明，当合成温度等于或高于1100℃时可以生成纯净的钙钛矿结构。采用矢量网络分析仪测试La0.7Sr0.3MnO3/环氧树脂复合涂层在8.2~18GHz频段范围内的电磁参数。结果表明，介电常数实部随合成温度的变化由空间电荷极化及界面极化共同决定，而虚部由电导损耗、介电弛豫损耗及界面极化损耗共同决定。磁损耗源于涡流损耗、自然共振及交换共振。根据均匀传输线理论及厚度匹配公式，利用Matlab计算材料在厚度为2mm时的微波吸收特性，结果表明，合成温度为1200℃的样品具有最优的微波吸收特性，位于15.872GHz处的最强吸收峰为-17.650dB，且低于-8dB的带宽为1.770GHz。实测反射率与理论结果基本一致，位于15.120GHz的最强吸收峰为-14.730dB，且低于-8dB的带宽为2.240GHz。采用固相反应法，将原料球磨不同时间，在相同合成温度(1200℃)下制备La0.7Sr0.3MnO3样品。随原料球磨时间的增加，前驱粉体的粒径逐渐减小，且在相同合成温度的情况下，随着前驱样品球磨时间的增加由2h增至12h，所制La0.7Sr0.3MnO3样品的晶粒尺寸逐渐增大。La0.7Sr0.3MnO3样品的介电损耗产生于电导损耗、介电弛豫损耗及界面极化损耗，且多重共振现象归功于过渡金属离子、异质结构、空间电荷极化及界面极化。原料球磨1h所得样品的磁损耗可归功于涡流损耗及自然共振，剩余样品的磁损耗主要归功于涡流损耗、自然共振及交换共振。以电磁参数为基础，分析阻抗匹配特性及损耗系数，利用Matlab计算La0.7Sr0.3MnO3样品的微波反射损耗特性。结果表明，当厚度为2.5mm时，原料球磨时间为3h的La0.7Sr0.3MnO3样品具有最优的微波反射损耗特性，其共振峰位于17.320GHz，最大反射损耗为-29.170dB，且低于-8dB的频宽为4.930GHz，此外，实测反射率与理论计算结果基本一致：16.400GHz处的最大微波反射损耗为-26.043dB，且低于-8dB的吸收带宽为5.560GHz。采用固相反应法，将原料球磨3h并在1200℃烧结，最终合成了纯净钙钛矿结构La0.7Sr0.3Mn1-χTMχO3(TM=Fe、Co或Ni，χ=0，0.05，0.1，0.15，0.2及0.25)粉体。晶粒尺寸随着掺杂浓度的升高逐渐减小，La0.7Sr0.3Mn0.8TM0.2O3(TM=Fe、Co或Ni)具有最小的晶粒尺寸。相对介电常数实部随掺杂浓度的变化主要归功于电子位移极化、离子位移极化、偶极子转向极化、空间电荷极化及界面极化；介电损耗主要包含电导损耗、介电弛豫损耗、界面极化损耗及共振损耗。磁损耗主要归功于涡流损耗、自然共振与交换共振。根据均匀传输线理论计算La0.7Sr0.3Mn1-χTMχO3(TM=Fe、Co或Ni，χ=0，0.05，0.1，0.15，0.2及0.25)样品厚度为2mm时的微波吸收特性。结果表明，过渡金属的引入改善了La0.7Sr0.3MnO3样品的微波吸收特性，当掺杂浓度为15at.%时，Ni-LSM呈现最宽的吸收带宽，低于-8dB的带宽为2.822GHz，且位于11.896GHz处的最强吸收峰为-16.811dB；5at.%Co-LSM、20at.%Co-LSM及25at.%Co-LSM具有宽的低于-8dB的吸收带宽，且当掺杂浓度为25at.%时，12.736GHz处的最强吸收峰为-17.779dB，吸收带宽最大为5.516GHz；20at.%Fe-LSM呈现最优的微波吸收特性，位于10.972GHz处的最大反射损耗为-27.665dB，且低于-8dB的带宽达5.012GHz。通过对比发现20at.%Fe-LSM呈现最优的微波吸收特性，包括最强的微波反射损耗及宽的吸收带宽，采用矢量网络分析仪测试实际样品的微波吸收特性，结果表明，实测反射率与理论计算结果基本一致，位于11.120GHz处的最强吸收峰为-25.986dB，且低于-8dB的带宽为5.760GHz。
【作者】张淑媛；
【导师】曹全喜；
【作者基本信息】西安电子科技大学，材料物理与化学，2014，博士
【关键词】电磁特性；微波吸收特性；理论计算；La0.7Sr0.3MnO3；过渡金属掺杂La0.7Sr0.3MnO3；

【参考文献】
[1]陈尚武.胃癌浆膜层癌细胞检测及意义[D].重庆医科大学,外科学,2004,硕士.
[2]皮亚杰.中国现当代文学在捷克的接受史[D].西南大学,中国少数民族语言文学,2014,硕士.
[3]赵明智.昆明龙胆的质量标准与部分药效学的初步研究[D].云南中医学院,中药学,2012,硕士.
[4]巫海鹏.腰椎间盘突出症患者行走时运动协调的研究[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[5]张红贞,孟恩,孟东岳.盐家油田巨厚砂砾岩体精细地层划分与对比[J].石油地球物理勘探,2010,01:110-114+164+173.
[6]宗高勤.面向中小电商的城市末端共同配送研究[D].北京交通大学,2015.
[7]王小敏.基于农业生态区域模型的黑河流域土地资源承载力研究[D].西北师范大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[8]蔡镇阳.文化产业促进法律的科学立法理念研究[D].西南大学,民商法学,2014,硕士.
[9]何鑫.机采鲜叶前处理技术研究[D].浙江大学,茶学,2013,硕士.
[10]王向阳.以MEF2为靶点的小分子化合物CC1007在体外实验和裸鼠模型中的抗肝癌作用[D].中南大学,临床医学,2013,博士.
[11]沈健.湖州市培育农村新型人才的创新实践[J].中国农村教育,2014,06:16-18.
[12]段华贵.几类非线性算子的不动点定理及应用[D].江西师范大学,应用数学,2004,硕士.
[13]王碧浩.煤矿井下安全舱结构强度计算[D].哈尔滨工业大学,固体力学,2013,硕士.
[14]曲轶松.基于高斯过程的数据处理的研究[D].北京交通大学,2014.
[15]甘新荣,李辉,张璋.基于数据仓库的车辆销售辅助决策系统[J].实验科学与技术,2005,03:101-103+36.
[16]张立昌,王英桂,卢春喜.道积分剖面薄互层特征解释及三维地质物性参数体模拟[J].石油地球物理勘探,1993,03:301-313+378.
[17]王跃.基于压缩感知的抗丢包语音编码研究与实现[D].大连理工大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[18]李喆.小湾工程大坝混凝土浇筑施工计算机仿真系统研究[D].天津大学,水工结构工程,2004,硕士.
[19]曾冰.铂—银合金纳米线的结构及其热力学性质的分子动力学模拟[D].重庆大学,原子与分子物理,2014,硕士.
[20]侯清麟.关于多校区大学办学管理的探讨[J].当代教育论坛(校长教育研究).2008(04)
[21]张桐菲.siRNA干扰ffh、htrA基因对变形链球菌耐氟菌株毒力因子的影响[D].吉林大学,口腔临床医学,2014,硕士.
[22]曹璐.银川市城市湿地生态保护及其可持续发展体系构建研究[D].宁夏大学,水利工程（专业学位）,2014,硕士.
[23]邓燕燕.金黄色葡萄球菌rAtlM、rAtlG的原核表达及体内外抗菌效应初步探讨[D].大连医科大学,临床检验诊断学,2012,硕士.
[24]杜孟孟.天津市高中体育教师职业倦怠教龄特征分析[D].天津体育学院,社会体育指导（专业学位）,2014,硕士.
[25]孙维朕.论影视CG角色造型的特征化[D].南京航空航天大学,美术学,2012,硕士.
[26]胡海立.我国赃物善意取得制度研究[D].华中科技大学,法律,2013,硕士.
[27]黄永平,邹力鹍.数据仓库中基于密度的批量增量聚类算法[J].计算机工程与应用,2004,29:206-208+225.
[28]张瑞民.心电图的分类和神经网络的VC维[D].华东师范大学,运筹学与控制论,2004,硕士.
[29]陈章津.深圳SBASE公司国际市场营销策略研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[30]倪蓓.文化差异引起的汉英词义的非对应及其异化翻译[D].西安电子科技大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[31]关琳琳.10kV干式铁心电抗器无线测温系统的设计[D].哈尔滨理工大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[32]张伟.基于生物信息系统的应用研究[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[33]刘云溪.归化与异化：评析《名利场》两个汉译本[D].华东师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[34]化麒麟.太阳电池用硼掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备及特性研究[D].云南师范大学,农业生物环境与能源工程,2013,硕士.
[35]杨云,丁萍.数据仓库逻辑建模的初步探讨[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2004,S1:165-168.
[36]车晓君.基于游客创意体验的葡萄酒旅游产品开发[D].首都师范大学,旅游管理,2013,硕士.
[37]张雁玲.我国公路基础设施建设启动民间资本的对策研究[D].华北电力大学（北京）,技术经济及管理,2003,硕士.
[38]宁水根.基于试验分析的电动汽车再生制动性能研究[D].华侨大学,车辆工程,2013,硕士.
[39]王淳青.产业政策引导下的上海城市空间结构演变[D].华东师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[40]丛冠宁.磁共振在直肠癌的诊断、分期和新辅助治疗疗效监测的临床应用[D].北京协和医学院,影像医学与核医学,2009,博士.
[41]吴朱敏.改性水玻璃固化黄土研究[D].兰州大学,地质工程,2013,硕士.
[42]岳天宇.《站在高处看风景》翻译实践报告[D].吉林大学,英语口译,2013,硕士.
[43]许少华,何新贵,周继,王兵.一种过程支持向量机及其在动态模式分类中的应用[J].控制与决策,2009,02:309-312.
[44]李大钊.海面红外辐射与散射特性研究[D].西安电子科技大学,无线电物理,2012,硕士.
[45]聂德云.高炉煤气余热锅炉内流动模拟及结构优化[D].江苏科技大学,轮机工程,2014,硕士.
[46]丁皓.博世力士乐精益生产管理体系研究[D].北京交通大学,工业工程（专业学位）,2013,硕士.
[47]吴迪.我国财产保险公司再保险战略需求研究[D].厦门大学,保险学,2014,硕士.
[48]洪宝琴.供销社农信担保风险管理的研究[D].华东理工大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[49]文小中.民事诉讼中的证明责任分配问题探讨[D].湖南师范大学,法学理论,2004,硕士.
[50]乌云.《白噪音》的存在主义阐释[D].辽宁大学,英语语言文学,2012,硕士.