几种铁性材料的制备、表征及性能研究

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1、几种铁性材料的制备、表征及性能研究纪仁龙2015年1月中图分类号：TQ139.2UDC分类号：540几种铁性材料的制备、表征及性能研究作者姓名纪仁龙学院名称材料学院指导教师曹传宝教授答辩委员会主席王文忠教授申请学位工学博士学科专业材料物理与化学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Severalferroicmaterials:synthesis,characterizationandtheirpropertiesCandidateName：RenlongJiSchoolorDepartment:Material

2、ScienceandEngineeringFacultyMentor:Prof.ChuanbaoCaoChair,ThesisCommittee：Prof.WengzhongWangDegreeApplied:DoctorofPhilosophyMajor：MaterialPhysicsandChemistryDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成

3、果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学博士学位论文摘要信息社会有海量数据需要存储和处理，传统的硬盘平面存储方式已经达到密度极限，将过渡到垂直存储。大密度、高矩形比和矫顽力磁性纳米线阵列的制备成为前提，本文通过一种新的高压脉冲电沉积方法制备两种纳米线阵列并研究其磁性能。大量无线通讯网

4、络和雷达的应用使吸波和电磁防护材料成为热点，尤其是军事隐身，我们看到铁性材料的研究焕发出新的活力。好的吸波材料需要介电性能和磁性能的相互结合，一般采用的方法是将两种材料进行复合。本文用一种磁性材料通过改变不同原子比例从而调控介电和吸波性能。另外我们发现特殊形貌的铁电铁弹性材料在微波频率范围的复介电常数谱图显示有介电共振现象发生，其内在机制为电磁场激发声表面波，从而将能量转化为热量而消耗掉，潜在的应用是电磁防护和特定频率滤波器。1.采用高压电化学沉积技术(50Hz，-50V)在两种氧化铝模板中制备了CoFex(x=1.57，2

5、.02)纳米线阵列。纳米线的直径分别为40nm和50nm，间距为60nm和100nm，长度为4μm和8μm，结构表征证明了纳米线具有良好的结晶性。纳米线阵列具有沿轴向的易磁化方向，且矫顽力大于1600Oe。磁滞回线形状的不同来源于纳米线间的偶极相互作用，对此我们根据相关参数和几何尺寸进行了定量验证。实验结果表明高压电沉积技术使得被还原的离子具有较高的能量，纳米线的生长晶面可以是(110)、(111)、(211)或者(100)。2.以乙二醇为溶剂用水热反应釜制备CoxFe3-xO4(x=0﹣1)微球，大小为3002+3+﹣50

6、0nm，由一些更小颗粒组成。当原料中钴铁符合化学计量比（Co：Fe=1：oo2）时，200C得到的微球成分为Co0.9Fe2.1O4，晶粒大小为23nm，300C得到的微球成分为Co0.74Fe2.26O4，晶粒大小为30nm，后者的磁性能好于前者。将微球（质量占75%）与石蜡混合，压制成环状试样并测量其在微波频率下的复磁导率与介电常数。计算得到的反射率数值证明Co0.9Fe2.1O4球具有较好的吸波性能。当厚度为2mm时，最低的反射率值为12.08GHz频率下的-41.1dB，且在3-14GHz范围内介电损耗大于磁损耗。两

7、种损耗的协同作用使得亚微米球成为X和Ku波段有效的吸波介质。Co0.74Fe2.26O4球的介电性能不如Co0.9Fe2.1O4，原因在于亚铁离子从八面体移动到四面体，而且晶粒长大后缺陷减少。将oCo0.9Fe2.1O4微球于700C退火后，二价铁离子氧化为三价，邻近八面体中的2+3+Fe↔Fe对消失，缺陷减少，介电损耗接近于零。我们制备的亚微米球可以看o成是不同比例CoFe2O4和Fe3O4的混合物。在200C做的一系列实验表明改变钴I北京理工大学博士学位论文铁比例能够改变电子回旋共振频率和结晶性，从而改变相对应频段的反射

8、率。o3.以二氧化钛微米球作为前驱体，加入钡源后用水热方法分别在110C和o200C制备不同形貌的钛酸钡，然后在不同温度下烧结，最后表面复合铁酸钴亚微米球。将钛酸钡或钛酸钡/铁酸钴复合物（质量占75%）与石蜡混合，压成环状试样测量其复合磁导率和介电常数。结果显示钛酸钡介电常数虚部(ε”)在