多层复合磁性纳米吸波材料制备与性能研究

论文摘要

本文针对具有优良电磁吸波性能的铁氧体材料在红外波段吸波能力差的问题,提出采用纳米尺度的核/壳多层包覆结构,并用非均匀沉淀法和溶胶-凝胶法制备了Fe3O4/SiO2/Al2O3、Fe3O4/SiO2/TiO2、Fe3O4/SnO2/Al2O3和Fe3O4/SnO2/TiO2等一系列纳米材料,用TEM、XRD、FT-IR、VSM等现代分析测试手段研究了材料的微观组织特征、包覆情况以及多层复合材料的磁性能,并用双波段红外发射仪测定了四种材料的红外发射率,分析了材料在红外波段的吸波性能。首先探讨了非均匀沉淀法和溶胶-凝胶法的制备工艺,阐述在制备Fe3O4,Fe3O4包覆SiO2和SnO2以及后续包覆Al2O3和TiO2中的一些工艺影响因素。通过TEM的观察和XRD和FT-IR的研究,证实Fe3O4、Fe3O4/SiO2、Fe3O4/SnO2、Fe3O4/SiO2/Al2O3、Fe3O4/SiO2/TiO2、Fe3O4/SnO2/Al2O3以及Fe3O4/SnO2/TiO2的尺度均在纳米量级,在Fe3O4/SiO2/Al2O3、Fe3O4/SiO2/TiO2、Fe3O4/SnO2/Al2O3及Fe3O4/SnO2/TiO2中确实存在多层包覆。通过VSM测量得到Fe3O4的比饱和磁化强度（σs）为72emu/g,矫顽力（Hc）为48Oe。在包覆SiO2和SnO2以及Al2O3和TiO2后,材料依然保持了良好的磁性能。红外发射率的测定,证明了Fe3O4自身在红外波段吸波效果很差,而且SiO2或SnO2的包覆没有改善Fe3O4在红外波段的吸波性能,但是在进一步包覆Al2O3或TiO2后,红外发射率由Fe3O4的0.97分别降至0.820.83,Fe3O4在红外波段的吸波性能得到了改善。这些结论表明核/壳结构多层包覆纳米复合材料确实具备多波段兼容吸波的潜力,可望成为今后吸波材料发展的方向之一。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 磁性吸波材料的研究现状
• 1.1.1 磁性材料简介
• 1.1.2 吸波材料简介
• 1.1.3 磁性吸波材料的研究现状
• 1.2 纳米颗粒表面包覆的研究现状
• 1.2.1 表面无机包覆机理
• 1.2.2 表面无机包覆常用方法
• 1.2.3 表面无机包覆研究进展
• 1.3 多波段吸波材料的研究现状
• 1.3.1 多波段吸波材料的研究现状
• 1.3.2 多波段吸波材料存在的问题
• 1.4 本课题研究的目的和意义
• 1.5 本课题研究的内容
• 第二章 实验原理与方法
• 2.1 多波段兼容吸波材料设计原理
• 2.2 多波段兼容吸波选用材料思路
• 2.3 实验方法
• 2.4 实验部分
• 2.4.1 实验原料
• 2.4.2 实验仪器
• 2.4.3 实验过程
• 2.5 显微组织表征
• 2.5.1 TEM 观察
• 2.5.2 XRD 测定
• 2.5.3 FT-IR 测定
• 2.6 材料性能测量
• 2.6.1 磁性能测量
• 2.6.2 红外吸波性能测量
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 多层复合磁性纳米吸波材料制备工艺研究
• 3O₄ 磁性纳米颗粒制备工艺研究'>3.1.1 Fe₃O₄磁性纳米颗粒制备工艺研究
• 2或SnO₂ 中间层包覆工艺研究'>3.1.2 SiO₂或SnO₂中间层包覆工艺研究
• 2O₃或TiO₂ 包覆工艺讨论'>3.1.3 Al₂O₃或TiO₂包覆工艺讨论
• 3.2 显微组织分析
• 3.2.1 TEM 分析
• 3.2.2 XRD 分析
• 3.2.3 FT-IR 分析
• 3.3 材料性能研究
• 3.3.1 磁性能研究
• 3.3.2 红外吸波性能研究
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文