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磁性金属由于具有高饱和磁化强度和电导率,作为吸波材料时兼具较大的磁损耗和介电损耗,因此对电磁波的吸收能力很强。但是磁性金属在应用时存在以下难题:(1)磁性金属的磁导率和工作频率受到Snoek极限的限制;(2)磁性金属过高的电导率使它的阻抗匹配较差,不利于电磁波进入材料;(3)磁性金属的密度很大,不满足吸波材料质轻的要求。本文以具有高饱和磁化强度的FeCo和Co纳米颗粒作为磁性组元,将其与介电材料MoS2、ZnO和V2O3复合,通过巧妙设计花状、多孔状和中空结构,使得到的纳米颗粒具有很好的分散性,且尺寸接近单畴,使材料在2-18 GHz频段具有高的磁导率和磁损耗,同时提高阻抗匹配,降低材料密度。主要内容如下:(1)采用水热/共沉淀/氢气还原法制备了 FeCo@MoS2纳米花,充分利用MoS2纳米花大的比表面积和片之间大量的空隙可以使FeCo纳米颗粒均匀分散,充分发挥纳米颗粒的单畴效应,获得较强的磁导率和磁损耗。同时控制FeCo负载量对介电常数和介电损耗实现调控,当FeCo:MoS2摩尔比为1:3时材料最小反射损耗RL可达-64.64 dB,有效吸收带宽为7.2 GHz,匹配厚度为2 mm。分析其吸波性能的提升是由于FeCo:MoS2摩尔比为1:3时磁损耗和介电损耗在较宽频段内实现了协同效应,大大提高材料的阻抗匹配,使电磁波可以进入材料内部;进入的电磁波可通过FeCo颗粒的自然共振,FeCo/MoS2界面极化和电导损耗等形式消耗;同时进入的电磁波可以在花状结构中进行多次反射,增强了电磁波的吸收。(2)采用“吹泡”/空气煅烧/氢气还原法制备了 FeCo/ZnO多孔纳米片。复合材料由于其特有的多孔结构大大降低了密度。研究发现ZnO的添加对FeCo纳米颗粒的生长起着“限域”的作用:单纯FeCo纳米片中的纳米颗粒大于1OOnm,且纳米颗粒之间形成导电网络;当FeCo:ZnO摩尔比为1:1时,纳米颗粒的尺寸仅为2Onm左右,由于表面各向异性的增强,自然共振峰往高频方向移动,增强了磁损耗在测试频段的贡献,同时ZnO的添加可以阻断FeCo导电网路,对介电常数和介电损耗有调节作用。FeCo:ZnO为1:1时材料表现出优异的吸波性能,其有效吸收带宽可达7.92 GHz,匹配厚度为2.3 mm。这是因为FeCo:ZnO为1:1材料具有最佳的阻抗匹配,电磁波可以大量进入材料内部;同时FeCo颗粒贡献的自然共振,FeCo/ZnO的界面极化作用及电导损耗可以消耗电磁波能量;电磁波在纳米片之间的多次反射作用也可以增强电磁波的吸收。此方法还具有普适性,通过改变硝酸盐的种类还可以合成FeNi/ZnO和FeCo/MnO多孔纳米片。(3)采用溶剂热/共沉淀/退火法制备了分层的Co/C@V2O3中空球,通过多孔Co/C颗粒与中空V2O3球的复合,不仅可以使材料兼具磁损耗和介电损耗,同时可以获得低密度的复合材料。研究不同Co/C含量对吸波性能的影响发现复合材料VC2的性能达到最佳,其最小反射损耗为-40.1 dB,有效吸收带宽为4.64 GHz,匹配厚度为1.5mm。吸波性能达到最佳的原因是VC2达到了最佳的阻抗匹配使电磁波可以尽可能进入材料内部;同时Co纳米颗粒的自然共振,Co/C/V2O3间的界面极化作用及材料的电导损耗可以消耗进入的电磁波能量;最后特殊的中空结构可使进入的电磁波在中空结构内部发生多次的反射吸收,增强电磁波与材料的作用。