微波吸收剂制备及性能的研究

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1、摘要吸波材料由于能够吸收衰减入射的电磁波，减少电磁波辐射，在军事和民用方面的应用日益重要。本论文以制备性能优良的微波吸收材料为研究方向，系统地研究了金属微粉Fe屑、M型钡铁氧体、改性空心微球和掺杂ZnO等粉体的制备、结构和性能，．讨论了产生电磁损耗和微波吸收的机理。采用热分解法对机械加工废料Fe屑进行除油，得到厚度约O．51．tm的不规则片状Fe粉。微波电磁性能测试结果表明：在2．18GHz，Fe屑具有一定的磁损耗性能，其磁导率实部∥、虚部p”和磁损耗因子tan8M分别为0．770．1．283、0．029．0．471和0．031．0．517。反射

2、率测试结果表明：随样品中Fe屑含量和样品厚度的增加，样品对电磁波的衰减逐渐增大，并且产生最大衰减的频率向低频方向移动。Fe屑含量为33．3％时，有最大衰减．14．371dB，小于．10dB的频宽达2．56GHz。当样品厚度为5．4mm时，最大衰减为．15．719dB，小于．10dB的频宽约为1GHz。分别采用共沉淀．熔盐法和化学沉淀．局部规整法制各了六角晶系BaFel2019前驱体和胶状BaC03包覆在铁黄粒子表面的前驱体。将这两种前驱体分别在850"C和1000℃进行煅烧，得到一维纳米片状和针状BaFel2019粉体。磁损耗性能表明：在2．18

3、GHz，片状与针状BaFel2019的∥、旷和tanSM具有相近的数值，整体上片状BaFel2019磁损耗稍大，其p’、肛"和tanSM分别为0．847．1．110、0．031．0．224和0．028．0．231。反射率结果表明：在2—18GHz，片状和针状BaFel2019的反射率均在．5dB以下，最小反射率分别为．18．197dB和．18．282dB，小于．10dB的频宽达到10．24GHz。采用Sn-Pd胶体溶液作为活化剂，在空心微球表面分别活化．化学镀金属Co、Ni、Ni．Fe和Co—Fe镀层，得到了致密均匀且由纳米颗粒组成的镀层。磁损耗

4、性能表明：化学镀后空心微球一、旷和tan8M在2．6．12GHz的低频范围增加不显著，而在12．18GHz的高频范围则显著增加。反射率结果表明：镀Co和Co．Fe微球对电磁波的衰减明显优于镀Ni和Ni．Fe的空心微球。其中，镀Co微球在6．48GI-Iz产生最大衰减-24dB，低于．10dB的频宽最宽，为8．88GHz。采用固相合成法制备ZnO前驱体，研究了煅烧温度、保温时间和煅烧气氛对ZnO粉体微波介电性能的影响。结果表明，前驱体分别在400．800℃不同温度下保温1．5h煅烧、在600℃不同保温时间煅烧以及在800℃空气、H2气和N2气气氛下

5、进行煅烧，均得到纤锌矿结构的ZnO粉体。介电性能测试结果表明：在8．2．12．4GHz，随煅烧温度升高，样品的介电常数实部￡’与虚部￡”先增大后减小，在700℃达到最大，平均值分别为2．80和0．52。介电损耗因子tan{iE在800℃达到最大，平均值为0．19。不同保温时间下所得ZnO粉体的￡’与￡"，随保温时间的增加略有增加，其￡’在2．52．2．62、￡"在0．4．0．49，tan8E的变化不明显。在H2气气氛下煅烧所得ZnO粉II微波吸收剂的制备及性能研究体的￡7、￡”和tan8E比在空气和N2气下煅烧所得ZnO粉体的明显增大，分别约为7

6、．5、2．5和0．3。采用第一性原理赝势法，计算了Al掺杂前后ZnO的能带结构、态密度和复介电函数。计算结果表明：掺杂后ZnO的晶胞体积基本不变，费米能级移动进入导带。在能量较低时，A13+掺杂ZnO的￡’和￡”均比未掺杂时增大。采用固相反应法制备不同Al掺杂的ZnO前驱体，将Al掺杂量为10at％的前驱体分别在400．800℃保温1．5h进行煅烧，将不同Al掺杂量的前驱体在600℃保温1．5h进行煅烧，均得到纤锌矿结构的ZnO粉体。XPS结果表明，在样品中Al是以AP+的形式存在，形成了替位式掺杂。介电性能测试结果表明：在8．2．12．4GHz

7、，不同煅烧温度下所得Al掺杂ZnO粉体，随温度升高，￡’、￡”和tan8E都是先增加后减小，在600℃达到最大，分别约为4．32、2．34和0．56。随Al掺杂量的增加，￡。、￡”和tan5E明显增加。￡’和￡”在舢掺杂量为20at％时达到最大，分别约为4．73和2．51，tan5E在Al掺杂量为10at％时达到最大，约为O．56。实验结果与第一性原理计算结果相比，都表现出Al”掺杂后ZnO的介电函数￡’和￡"均比未掺杂时增大的趋势。采用固相反应法制备不同Co掺杂的ZnO前驱体，将Co掺杂量为5at％的前驱体分别在400．800℃保温1．5h进行

8、煅烧，将不同Co掺杂量的前驱体在600℃保温1．5h进行煅烧，以及将Co掺杂量为5at％的前驱体在800℃不同气氛条件下煅烧，均得到纤锌