鎳鋅鐵氧體及其復(fù)合材料的制備與吸波性能研究.pdf

1、作為一種性能優(yōu)異的高頻軟磁材料，鎳鋅鐵氧體（NixZn1-xFe2O4）由于具有較高的磁導(dǎo)率、共振頻率和優(yōu)異的介質(zhì)損耗特性而廣泛應(yīng)用于微波吸收等領(lǐng)域。NixZn1-xFe2O4中鎳鋅比例、制備工藝參數(shù)（如表面活性劑種類、煅燒溫度、pH值、表面活性劑用量等）對(duì)樣品的形貌及電磁性能都產(chǎn)生重要的影響，因此可以根據(jù)實(shí)際需求來(lái)調(diào)節(jié)鎳鋅比例及工藝參數(shù)。為改善單一鐵氧體高溫特性差以及密度大的缺點(diǎn)，擴(kuò)展其在輕質(zhì)吸波領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，本文分別將NixZn1

2、-xFe2O4與導(dǎo)電聚苯胺PANI及多壁碳納米管MWCNTS進(jìn)行復(fù)合，通過(guò)現(xiàn)代分析手段（如XRD、SEM、FT-IR、VSM及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等）進(jìn)一步探究鎳鋅鐵氧體復(fù)合后形貌及電磁性能的變化規(guī)律。研究的主要內(nèi)容如下：
　　1、利用共沉淀法制備了不同鎳鋅比例的NixZn1-xFe2O4樣品，發(fā)現(xiàn)鎳鋅比例決定其靜磁性能：當(dāng)x=0時(shí)，樣品的磁化強(qiáng)度極低，其后隨著x的增加飽和磁化強(qiáng)度（Ms）逐漸增大，在x=0.6時(shí)（Ni0,6Zn0.4F

3、e2O4）達(dá)到最大（Ms=62.9 emu/g）；x繼續(xù)增加時(shí)樣品的Ms略有下降。
　　2、系統(tǒng)研究了實(shí)驗(yàn)條件（如表面活性劑種類/用量、溫度、pH值等）對(duì)Ni0.6Zn0.4Fe2O4樣品形貌及電磁性能的影響。結(jié)果表明：添加了表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）所得樣品不僅分散均勻，而且在不同涂層厚度下其吸波性能均較好，其中當(dāng)涂層厚度為5 mm時(shí)，添加CTAB制備的樣品在6.04 GHz處獲得反射損耗峰值最大為-20.37

4、dB；在1100℃的條件下煅燒形成的樣品顆粒尺寸均勻且晶型完整，吸波性能上也表現(xiàn)優(yōu)異。在涂層厚度2 mm時(shí)樣品的最大反射損耗就達(dá)到了-10 dB，當(dāng)涂層厚度分別為4、5 mm時(shí)其最大反射損耗分別達(dá)到了-19.08、-39.33 dB。不同pH條件及表面活性劑用制備的樣品盡管形貌都變化不大，但在吸波性能上表現(xiàn)出一定的差異。其中pH=11.51制備的樣品在涂層厚度為5 mm時(shí)最大反射損耗值最大達(dá)到了-46.76 dB；n（Ni0.6Zn0.

5、4Fe2O4）：n（CTAB）=2：1制備的樣品在涂層厚度為5 mm時(shí)獲得最大為-54.60 dB，且有效頻帶寬達(dá)到了5.56 GHz（3.2 GHz-8.76 GHz）。
　　3、原位制備了不同復(fù)合比例的PANI/Ni0.6Zn0.4Fe2O4，發(fā)現(xiàn)復(fù)合比例影響其吸波性能：按n（Ani)）：n（Ni0.6Zn0.4Fe2O4）=1：2的比例進(jìn)行復(fù)合得到的樣品表現(xiàn)出最佳的吸波性能。當(dāng)涂層厚度為2.6 mm時(shí)，樣品的最大反射損耗在1

6、2.79 GHz處達(dá)到最大值-40.20 dB，且有效頻帶寬達(dá)到了4.98 GHz（10.57-15.55 GHz）。
　　4、采用水熱法，原位復(fù)合得到MWCNTS不同含量的MWCNTS/Ni0.6Zn0.4Fe2O4復(fù)合材料。隨MWCNTS含量的增加，復(fù)合材料的形貌及性能都發(fā)生了一定的變化。其中水熱合成的納米Ni0.6Zn0.4Fe2O4顆粒尺寸為20-30 nm的球狀晶粒且分布比較均勻。也可以明顯的看出隨著加入的碳納米管量的增

7、大，碳納米管表面負(fù)載的納米Ni0.6Zn0.4Fe2O4顆粒減少，符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果。因?yàn)閺?fù)合材料中納米 Ni0.6Zn0.4Fe2O4的團(tuán)聚現(xiàn)象導(dǎo)致了碳納米管表面負(fù)載的磁性納米顆粒分布不均勻，部分團(tuán)聚在了一起。此外復(fù)合材料的吸波性能也隨著復(fù)合材料中MWCNTS含量的不同發(fā)生著很大的變化。添加50 mg MWCNTS得到的復(fù)合樣品在涂層厚度僅為1.5 mm時(shí)，在15.04 GHz處達(dá)到了最大-38.00 dB；添加100 mg MWCNT