磁性金屬-電介質(zhì)復(fù)合超微顆粒制備及磁性、電磁性能研究.pdf

1、金屬磁性顆粒具有高飽和磁化強(qiáng)度。核殼型金屬/電介質(zhì)復(fù)合顆粒的電介質(zhì)殼層可以有效地阻止金屬顆粒間渦電流的出現(xiàn)，使磁性顆粒在高頻交變磁場(chǎng)中得以充分磁化。并且，通過(guò)顆粒尺寸控制，可以實(shí)現(xiàn)金屬磁性顆粒與電介質(zhì)復(fù)合材料電、磁參數(shù)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)具體要求的交變磁化應(yīng)用場(chǎng)合。研究復(fù)合顆粒的磁性能與交變磁化特性及微結(jié)構(gòu)對(duì)它們的影響，對(duì)核殼型復(fù)合顆粒在高頻交變磁化場(chǎng)合的應(yīng)用研究具有重要意義。本文首先制備不同尺寸量級(jí)的磁性金屬/電介質(zhì)球體或近球體復(fù)合超微顆粒，

2、然后對(duì)其常溫下飽和磁化強(qiáng)度、矯頑力及高頻交變磁化/電磁特性進(jìn)行測(cè)量研究，并通過(guò)微結(jié)構(gòu)觀察研究了微結(jié)構(gòu)特征(顆粒尺寸、核殼結(jié)構(gòu))對(duì)復(fù)合顆粒的基本磁性能及高頻交變磁化特性的影響。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴用機(jī)械球磨法制備5μm Fe/SiO2復(fù)合顆粒，經(jīng)微結(jié)構(gòu)觀察與性能測(cè)試，觀察到復(fù)合顆粒顯鐵磁性，其中磁性相鐵顆粒的飽和磁化強(qiáng)度與塊體數(shù)值相近；共混球磨時(shí)間的增加有利于提高復(fù)合粉體在10MHz-1.8GHz和2-18GHz頻段

3、間的復(fù)磁導(dǎo)率實(shí)虛部與復(fù)介電常數(shù)實(shí)虛部。
　　 ⑵用新穎的復(fù)合顆粒制備方法，即溶劑熱方法制備出亞微量級(jí)球形Ni顆粒，并與高錳酸鉀酸化溶液處理相結(jié)合制備出核殼型Ni/MnO2，其中MnO2殼層厚度不超過(guò)10nm。基本磁性能測(cè)量表明Ni/MnO2具有小的剩余磁化強(qiáng)度與大于軟磁范疇的矯頑力。磁、電損耗角余切值表明，亞微米Ni/MnO2在2-5GHz，8-11GHz頻段和13GHz附近具有較理想的波阻抗匹配。
　　 ⑶制備5μm核

4、殼型Fe/有機(jī)物、Fe/MnO2球體或近球體復(fù)合顆粒，并以它們及5μmFe/Fe3O4和50nm Fe/Fe3O4為對(duì)象，對(duì)不同尺寸、不同殼層的鐵復(fù)合顆粒進(jìn)行了基本磁性能與電磁性能研究。觀察到5μm Fe/有機(jī)物、Fe/MnO2、 Fe/Fe3O4的飽和磁化強(qiáng)度與鐵塊體數(shù)值接近，三者的磁導(dǎo)率虛部分別在63MHz、18MHz、27MHz頻率處出現(xiàn)極大值；觀察到50nm Fe/Fe3O4常溫下顯示較硬的鐵磁特性，矯頑力達(dá)到591Oe。50n

5、m Fe/Fe3O4復(fù)合顆粒在4-5GHz和12-13GHz頻段內(nèi)具有較理想的波阻抗匹配。
　　 ⑷在實(shí)驗(yàn)結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)、理論文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，討論了核心尺寸和界面作用對(duì)復(fù)合超微顆粒的飽和磁化強(qiáng)度Ms、矯頑力Hc的影響。觀察到復(fù)合顆粒的Ms隨核心磁性顆粒尺寸的減小而下降，并對(duì)該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進(jìn)行了討論；在以單疇臨界尺寸附近為界的兩個(gè)尺寸區(qū)間，顆粒尺寸對(duì)復(fù)合顆粒矯頑力的影響特征不同：當(dāng)尺寸大于單疇臨界尺寸或在其附近，磁性復(fù)合超微顆

6、粒的矯頑力隨顆粒尺寸的減小而增大；而當(dāng)尺寸小于單疇臨界尺寸時(shí)，常溫下顆粒的矯頑力隨尺寸的增大而增大。
　　 ⑸通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論和對(duì)已有文獻(xiàn)的研究，闡述了核殼型復(fù)合磁性超微顆粒的高頻復(fù)磁導(dǎo)率求解過(guò)程，分析了復(fù)合顆粒交變磁化的特征與常見(jiàn)現(xiàn)象，討論了核殼結(jié)構(gòu)與磁性顆粒尺寸對(duì)交變磁化特征的影響。分析確定了：5μm Fe/電介質(zhì)高頻磁化過(guò)程中，在10-100MHz頻段和1-2GHz頻段分別發(fā)生了疇壁共振與自然共振現(xiàn)象，50nm Fe/