尖锥八面体Fe3O4及六角片状Ba（Me）xCo2-2xFe16O27微波吸收性能

论文摘要

铁氧体是一类传统的吸波材料,但存在密度大、微波吸收频带窄的问题,因此,铁氧体吸波材料的改性仍然是目前的一个研究热点。对铁氧体改性除掺杂和复合等途径外,颗粒形貌特殊化对其微波吸收特性的改善也有重要作用。本文研究了尖锥八面体形貌Fe304和六角片状W型掺杂铁氧体的微波吸收特性。用水热法制备了Fe304晶粉,用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FT-IR）、能谱仪（EDS）对产物结构、形貌及成分进行了表征,分析了颗粒形貌形成机制。用微波矢量网络分析仪测试了样品在2-18GHz微波频率范围内的复介电常数和复磁导率,计算了微波反射率,探讨了材料的微波损耗机制。结果表明：在两种不同水热反应条件下,分别得到颗粒形貌呈尖锥八面体和球状的尖晶石型结构的Fe304粉晶；颗粒形状各向异性有利于材料的微波吸收,尖锥微八面体Fe304是一种低反射率宽带微波吸收材料,其吸收特性优于球形。对反应12小时的尖锥形Fe304样品,厚度2.8mm,7.1GHz频率位置吸收峰值为35dB,大于10dB吸收带宽为7.9GHz；该样品在低频段（2～13GHz）微波吸收主要源于磁损耗兼具介电损耗,在高频段（13-18GHz）微波吸收主要源于介电损耗且磁损耗弱。用溶胶-凝胶法制备了Ba（Me）xCo2-2xFe16O27 （Me=MnCu、CuZn,x=0.0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）粉体。用差示扫描量热-热重（DSC-TGA）、XRD、SEM、FT-IR对样品结构、形貌及形成过程进行了表征。用微波矢量网络分析仪测试了该样品在2～18 GHz微波频率范围的电磁参数,根据测量数据计算了电磁损耗角正切及微波反射率与频率的关系,探讨了该材料的微波吸收性能与电磁损耗机理。研究结果表明：Ba（Me）xCo2-2xFe16O27样品形成分为凝胶吸附水蒸发和熔融、热分解、晶型形成等阶段；在1235℃以上的温度下煅烧4个小时的Ba（Me）xCo2-2xFe16O27能形成较单一的W型钡铁氧体结构,粉晶均呈微米级六角片状形貌；当Ba（MnCu）xCo2-2xFe16O27样品厚度为2.3mm、x=0.3时,10GHz频率位置吸收峰为24dB,10 dB以上频带宽度达8.8GHz；当Ba（CuZn）xCo2-2xFe16O27样品厚度为2.3mm、x=0.3时,10GHz频率位置吸收峰为17dB,10 dB以上频带宽度达7.6GHz；Ba（Me）xCo2-2xFe16O27的微波吸收主要来自畴壁共振、磁化驰豫和自然共振引起的磁损耗,介电损耗较弱。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微波吸收材料的物理机制
• 1.2.1 材料的复介电常数复磁导率损耗因子
• 1.2.2 阻抗匹配与衰减特性
• 1.2.3 电磁损耗的微观机制
• 1.3 铁氧体的结构与基本电磁特性
• 1.3.1 尖晶石型铁氧体的晶体结构
• 1.3.2 磁铅石铁氧体的晶体结构
• 1.3.3 铁氧体基本电磁特性
• 1.4 铁氧体吸波材料的研究进展
• 1.4.1 铁氧体吸波材料的掺杂（离子取代）改性
• 1.4.2 铁氧体吸波材料的复合改性
• 1.4.3 特殊形貌铁氧体吸波材料
• 1.5 论文的主要工作
• 3O₄的水热合成及表征'>第二章 尖锥八面体及球形Fe₃O₄的水热合成及表征
• 3O₄样品的制备'>2.1 尖锥八面体Fe₃O₄样品的制备
• 2.1.1 实验仪器与化学试剂
• 2.1.2 制备方法
• 3O₄样品的制备'>2.2 球形Fe₃O₄样品的制备
• 2.2.1 实验仪器与化学试剂
• 2.2.2 制备方法
• 3O₄样品的表征'>2.3 尖锥八面体Fe₃O₄样品的表征
• 2.3.1 样品表征手段
• 2.3.2 XRD分析
• 2.3.3 SEM分析
• 2.3.4 EDS分析
• 2.3.5 FT-IR分析
• 3O₄样品的表征'>2.4 球形Fe₃O₄样品的表征
• 2.4.1 XRD分析
• 2.4.2 SEM分析
• 2.4.3 EDS分析
• 2.4.4 FT-IR分析
• 3O₄颗粒形貌的形成机制分析'>2.5 Fe₃O₄颗粒形貌的形成机制分析
• 2.6 本章小结
• 3O₄的微波吸收特性分析'>第三章 锥八面体Fe₃O₄的微波吸收特性分析
• 3.1 微波电磁参数测量方法
• 3.2 微波电磁频谱
• 3O₄的电磁频谱'>3.2.1 尖锥八面体Fe₃O₄的电磁频谱
• 3O₄的电磁频谱'>3.2.2 球形Fe₃O₄的电磁频谱
• 3.3 微波反射率
• 3.4 微波电磁损耗机制
• 3.5 本章小结
• 第四章 六角片状W型铁氧体的溶胶-凝胶法制备及表征
• 4.1 六角片状W型铁氧体的制备
• 4.1.1 实验仪器与化学试剂
• 4.1.2 样品的制备方法
• 4.2 六角片状W型铁氧体的表征
• 4.2.1 样品表征手段
• 4.2.2 DSC-TGA分析
• 4.2.3 FT-IR分析
• 4.2.4 XRD分析
• 4.2.5 SEM分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 六角片状W型铁氧体微波吸收特性分析
• 5.1 微波电磁参数测量方法
• 5.2 微波电磁频谱
• xCo_2-2xFe₁₆O₂₇的微波电磁频谱'>5.2.1 样品Ba（MnCu）_xCo_2-2xFe₁₆O₂₇的微波电磁频谱
• xCo_2-2xFe₁₆O₂₇的微波电磁频谱'>5.2.2 样品Ba（CuZn）_xCo_2-2xFe₁₆O₂₇的微波电磁频谱
• 5.3 微波反射率
• xCO（2-2x）Fe₁₆O₂₇微波吸收性能的影响'>5.3.1 掺杂量对Ba（Me）_xCO（2-2x）Fe₁₆O₂₇微波吸收性能的影响
• 0.3Co_1.4Fe₁₆O₂₇微波吸收性能的影响'>5.3.2 厚度对Ba（Me）_0.3Co_1.4Fe₁₆O₂₇微波吸收性能的影响
• 5.4 微波电磁损耗机制
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 3O₄的水热合成、表征和微波吸收性能'>6.1.1 尖锥八面体Fe₃O₄的水热合成、表征和微波吸收性能
• 6.1.2 六角片状W型铁氧体的制备、表征及微波吸收性能
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果