微波吸收劑的制備及性能研究.pdf

1、吸波材料由于能夠吸收衰減入射的電磁波，減少電磁波輻射，在軍事和民用方面的應用日益重要。本論文以制備性能優(yōu)良的微波吸收材料為研究方向，系統(tǒng)地研究了金屬微粉Fe屑、M型鋇鐵氧體、改性空心微球和摻雜ZnO等粉體的制備、結構和性能，討論了產生電磁損耗和微波吸收的機理。
　　 采用熱分解法對機械加工廢料Fe屑進行除油，得到厚度約0.5μm的不規(guī)則片狀Fe粉。微波電磁性能測試結果表明：在2-18GHz，F(xiàn)e屑具有一定的磁損耗性能，其磁導率實

2、部μ'、虛部μ"和磁損耗因子tanδM分別為0.770-1.283、0.029-0.471和0.031-0.517。反射率測試結果表明：隨樣品中Fe屑含量和樣品厚度的增加，樣品對電磁波的衰減逐漸增大，并且產生最大衰減的頻率向低頻方向移動。Fe屑含量為33.3％時，有最大衰減-14.371dB，小于-10dB的頻寬達2.56GHz。當樣品厚度為5.4mm時，最大衰減為-15.719dB，小于-10dB的頻寬約為1GHz。
　　 分

3、別采用共沉淀-熔鹽法和化學沉淀.局部規(guī)整法制備了六角晶系BaFe12O19前驅體和膠狀BaCO3包覆在鐵黃粒子表面的前驅體。將這兩種前驅體分別在850℃和1000℃進行煅燒，得到一維納米片狀和針狀BaFe12O19粉體。磁損耗性能表明：在2-18GHz，片狀與針狀BaFe12O19的μ'、μ"和tanδM具有相近的數值，整體上片狀BaFe12O19磁損耗稍大，其μ'、μ"和tanδM分別為0.847-1.110、0.031-0.224和

4、0.028-0.231。反射率結果表明：在2-18GHz，片狀和針狀BaFe12O19的反射率均在-5dB以下，最小反射率分別為-18.197dB和-18.282dB，小于-10dB的頻寬達到10.24GHz。
　　 采用Sn-Pd膠體溶液作為活化劑，在空心微球表面分別活化-化學鍍金屬Co、Ni、Ni-Fe和Co-Fe鍍層，得到了致密均勻且由納米顆粒組成的鍍層。磁損耗性能表明：化學鍍后空心微球μ'、μ"和tanδM在2.6-12

5、GHz的低頻范圍增加不顯著，而在12-18GHz的高頻范圍則顯著增加。反射率結果表明：鍍Co和Co-Fe微球對電磁波的衰減明顯優(yōu)于鍍Ni和Ni-Fe的空心微球。其中，鍍Co微球在6.48GHz產生最大衰減-24dB，低于-10dB的頻寬最寬，為8.88GHZ。
　　 采用固相合成法制備ZnO前驅體，研究了煅燒溫度、保溫時間和煅燒氣氛對ZnO粉體微波介電性能的影響。結果表明，前驅體分別在400-800℃不同溫度下保溫1.5h煅燒、

6、在600℃不同保溫時間煅燒以及在800℃空氣、H2氣和N2氣氣氛下進行煅燒，均得到纖鋅礦結構的ZnO粉體。介電性能測試結果表明：在8.2-12.4GHz，隨煅燒溫度升高，樣品的介電常數實部ε'與虛部ε"先增大后減小，在700℃達到最大，平均值分別為2.80和0.52。介電損耗因子tanδE在800℃達到最大，平均值為0.19。不同保溫時間下所得ZnO粉體的ε'與ε"，隨保溫時間的增加略有增加，其ε'在2.52-2.62、ε"在0.4-0

7、.49，tanδE的變化不明顯。在H2氣氣氛下煅燒所得ZnO粉體的ε'、ε"和tanδE比在空氣和N2氣下煅燒所得ZnO粉體的明顯增大，分別約為7.5、2.5和0.3。
　　 采用第一性原理贗勢法，計算了Al摻雜前后ZnO的能帶結構、態(tài)密度和復介電函數。計算結果表明：摻雜后ZnO的晶胞體積基本不變，費米能級移動進入導帶。在能量較低時，Al3+摻雜ZnO的ε'和ε"均比未摻雜時增大。
　　 采用固相反應法制備不同Al摻雜的

8、ZnO前驅體，將Al摻雜量為10at％的前驅體分別在400-800℃保溫1.5h進行煅燒，將不同Al摻雜量的前驅體在600℃保溫1.5h進行煅燒，均得到纖鋅礦結構的ZnO粉體。XPS結果表明，在樣品中Al是以Al3+的形式存在，形成了替位式摻雜。介電性能測試結果表明：在8.2-12.4GHz，不同煅燒溫度下所得Al摻雜ZnO粉體，隨溫度升高，ε'、ε"和tanδE都是先增加后減小，在600℃達到最大，分別約為4.32、2.34和0.56

9、。隨Al摻雜量的增加，ε'、ε"和tanδE明顯增加。ε'和ε"在Al摻雜量為20at％時達到最大，分別約為4.73和2.51，tanδE在Al摻雜量為10at％時達到最大，約為0.56。實驗結果與第一性原理計算結果相比，都表現(xiàn)出Al3+摻雜后ZnO的介電函數ε'和ε"均比未摻雜時增大的趨勢。
　　 采用固相反應法制備不同Co摻雜的ZnO前驅體，將Co摻雜量為5at％的前驅體分別在400-800℃保溫1.5h進行煅燒，將不同Co

10、摻雜量的前驅體在600℃保溫1.5h進行煅燒，以及將Co摻雜量為5at％的前驅體在800℃不同氣氛條件下煅燒，均得到纖鋅礦結構的ZnO粉體。XPS結果表明，600℃煅燒所得Co摻雜ZnO粉體中，Co是以Co2+或Co2+和Co3+的形式替代Zn2+，形成替位式摻雜；800℃煅燒所得Co摻雜ZnO粉體中，Co僅以Co2+的形式存在。但在H2氣氣氛中煅燒時，Co是以Co2+和Co3+的形式存在。
　　 Co摻雜ZnO粉體電磁性能結果

11、表明：在8.2-12.4GHz，不同煅燒溫度下所得Co摻雜ZnO粉體，隨溫度升高，μ'、μ"以及tanδM是先增大后減小，600℃達到最大，分別約為0.98、0.46和0.52。隨Co摻雜量的增加，μ'和μ"逐漸增大，在15at％時達到最大，分別約為1.03和0.54，而tanδM則是先增大后減小，在Co摻雜量為10at％時達到最大，為0.54。在H2氣下煅燒所得ZnO粉體的ε'、ε"和tanδE比在空氣和N2氣下煅燒所得ZnO粉體的明