片状钛酸钡的制备及其电磁性能研究

论文摘要

本论文分别以乙醇和异丙醇为溶剂,采用改进的溶胶-凝胶法首次制备了片状钛酸钡（Flake-shaped Barium Titanate,FBT）粉体,并用传统的溶胶-凝胶法制备了普通钛酸钡（Barium Titanate,BT）粉体作为对比,对它们的微观形貌进行了表征,同时分析比较了片状钛酸钡/环氧树脂复合平板和普通钛酸钡/环氧树脂复合平板的电磁波吸收性能。利用X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、拉曼光谱（Raman Spectrum）、扫描电子显微镜（Scanning electronic microscope,SEM）、差热分析仪（Different ThermalAnalysis,DTA）和热重分析仪（Thermogravimetry Analysis,TG）等分析手段对FBT和BT粉体进行了形貌结构表征。结果表明:以异丙醇为溶剂,900℃煅烧后FBT和BT粉体中主要为BaTiO3相,还存在少量碳酸钡（BaCO3,BC）,而BT粉体中还出现了少量的Ba2TiO4;以乙醇为溶剂,900℃煅烧后所得产物最纯,FBT粉体中只有钛酸钡相,而BT粉体中除BaTiO3外还存在少量的碳酸钡。可见,以乙醇为溶剂能制备出较高纯度的钛酸钡粉体。分别以两种溶剂制备的FBT粒径大多在20～40μm之间,厚度在3～5μm之间,具有明显的片状形貌,表面较光滑;而BT粒子没有规则的形状,表面粗糙,粒径不均匀。采用同轴法测试了制备的钛酸钡粉体（FBT和BT）的电磁常数,并按照钛酸钡粉体在基体中的不同含量制备了厚度为4mm的钛酸钡/环氧树脂复合平板。利用弓形法在无回音吸波暗室中对钛酸钡/环氧树脂复合平板的吸波性能进行了实验测试,并分析了吸波剂填充含量对电磁波吸收影响;针对其吸收特性探讨了片状钛酸钡的吸收损耗机理。电磁常数测试结果显示,FBT粉体在12～18GHz时,复介电常数的实部ε′和虚部ε″都出现一个较大的峰,而且随着温度的升高,峰的宽度也逐渐变宽,峰的顶点值即介电常数最大值也逐渐增大,这说明FBT粉体在12～18GHz能引起较大的介电损耗。通过分析复合平板的吸波性能可知:FBT含量对复合平板吸收峰值和吸收主频率影响较大,而BT含量对复合平板吸收峰值有一定影响,对吸收主频率影响较小,分别用两种溶剂制备的FBT吸波剂在复合平板中含量达到30%时都取得了较好的吸波效果。综合比较吸收峰值和有效吸收带宽,FBT/环氧树脂复合平板吸波性能要好于BT/环氧树脂复合平板,这主要是因为片状钛酸钡有较大的比表面,从而能产生较大的偶极距,使得吸收剂的吸收和散射截面都较大,因此其吸波性能得到了提高。但由于不同溶剂制得片状钛酸钡质量不同,可以发现片状钛酸钡（乙醇溶剂）/环氧树脂复合平板对电磁波有较大的损耗,吸收峰值达到-9dB,吸收主频率移动到较低频率8.5GHz左右。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 吸波材料的研究概况
• 1.1.1 吸波材料的研究意义
• 1.1.2 吸波材料的研究历史
• 1.2 吸波材料的类型
• 1.2.1 导电损耗型吸波材料
• 1.2.2 磁损耗型吸波材料
• 1.2.3 介电损耗型吸波材料
• 1.3 吸波剂的表征
• 1.3.1 吸收剂的电磁参数
• 1.3.2 吸收剂的密度
• 1.3.3 吸收剂粒度
• 1.3.4 吸波剂形状
• 1.3.5 工艺性
• 1.3.6 化学稳定性和耐环境性能
• 1.4 钛酸钡的研究概况
• 1.4.1 钛酸钡晶体物理性质
• 1.4.2 钛酸钡晶体的微观结构
• 1.4.3 钛酸钡的制备技术
• 1.4.4 不同形貌钛酸钡的制备
• 1.4.5 钛酸钡在介电材料中的应用
• 1.5 本论文研究目的、内容及研究方案
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 研究方案
• 2 以异丙醇为溶剂钛酸钡粉体的制备及其形貌表征
• 2.1 以异丙醇为溶剂片状钛酸钡（FBT）粉体的制备
• 2.2 以异丙醇为溶剂普通钛酸钡（BT）粉体的制备
• 2.3 以异丙醇为溶剂制备的钛酸钡粉体的热分析及结构形貌表征
• 2.3.1 DTA-TG热分析
• 2.3.2 XRD分析
• 2.3.3 拉曼光谱分析
• 2.3.4 扫描电镜分析
• 2.4 本章小结
• 3 以异丙醇为溶剂制备的钛酸钡粉体及其复合平板电磁性能研究
• 3.1 试验方法
• 3.1.1 钛酸钡粉体的电磁常数测试
• 3.1.2 钛酸钡/环氧树脂复合平板的试样制备
• 3.1.3 钛酸钡/环氧树脂复合平板的吸波性能测试
• 3.2 以异丙醇为溶剂制备的钛酸钡粉体的电磁常数
• 3.3 以异丙醇为溶剂制备的钛酸钡粉体/环氧树脂复合平板的吸波性能
• 3.4 本章小结
• 4 以乙醇为溶剂钛酸钡粉体的制备及其形貌表征
• 4.1 以乙醇为溶剂钛酸钡粉体（FBT和BT）的制备
• 4.2 以乙醇为溶剂制备的片状钛酸钡粉体（FBT）的热分析及结构形貌表征
• 4.2.1 DTA-TG热分析
• 4.2.2 XRD分析
• 4.2.3 SEM分析
• 4.3 以乙醇为溶剂制备的钛酸钡粉体（FBT和BT）的结构形貌比较
• 4.3.1 XRD分析
• 4.3.2 拉曼光谱分析
• 4.3.3 SEM分析
• 4.3.4 TEM分析
• 4.4 本章小结
• 5 以乙醇为溶剂制备的钛酸钡粉体及其复合平板电磁性能研究
• 5.1 以乙醇为溶剂制备的片状钛酸钡的电磁常数
• 5.2 以乙醇为溶剂制备的钛酸钡粉体/环氧树脂复合平板的吸波性能
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 实验所用主要原材料
• 附录B 实验所用主要设备
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢