羰基铁—镍锌铁氧体复合体的吸波性能探究.docx

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1、羰基铁—镍锌铁氧体复合体的吸波性能研究吸波材料为隐身技术的核心，是成为集海，陆，空的立体化战争中,各军事大国最备受关注的材料，而羰基铁和镍锌铁氧体因其具有优异的电磁学性能，成为隐身技术中主导的材料。由于单一的材料很难在较宽的频谱范围内，满足优异的微波吸收性能，故通过材料多元的复合或结构上的复合，来调节复合体的电磁参数。本实验主要研究羰基铁-镍锌铁氧体的复合体性能研究。按照特定的化学计量配比，采用溶胶凝胶法制备一定质量的镍锌铁氧体前驱物,经烘箱干燥后，在700管式炉中烧结，同时保温2h，得到纳米镍锌铁氧体颗粒。利用XRD,SEM，VSM对得到的纳米颗粒粉体进行结构分析，形貌表征，和磁性测量，得到

2、了具有尖晶石结构的镍锌铁氧体纳米颗粒，其颗粒尺寸大小分布均匀，即平均粒度为65nm的纳米粉体。利用超声波清洗仪，将不同体积比列的羰基铁和镍锌铁氧体进行超声分散均匀，制备得到均匀的羰基铁-镍锌铁氧体的混合物的复合体，后掺杂10%体积的pvp，作为颗粒物的粘结剂，在研钵中进行研磨，混合均匀，得到具有一定可塑性的羰基铁-镍锌铁氧体的混合物粉体。后进行模压成型，得到环状且厚度很薄的复合体样品，利用矢量网络分析仪来测试复合体不同体积比例样品的电磁参数，如：介电常数，磁导率，复介电常数，复磁导率。根据传输理论，得到各个体积比的羰基铁-镍锌铁氧体复合体的微波发射吸收曲线，探究其吸波性能。最后证明，随着羰基铁

3、的含量增加，其复合体的吸波性能有了较大的提升，同时其微波吸收频谱变宽，以及随着涂覆层厚度的增加，复合体样品的微波吸收峰向着低频移动。1.1隐身技术及吸波原理隐身技术是在一定遥感探测环境中降低目标的可探测性,使目标物体在一定波长范围内难以被发现的技术，而吸波材料即为隐身技术的核心，进而受到了各军事大国的高度重视，成为集海，陆，空的立体化战争中最重要的。具有尖晶石结构镍锌铁氧体，本身具有高的磁化强度M，高阻抗、高的居里温度，高电阻率，低损耗等特点，同时具有介电损耗和磁损耗双重特性，使其在(1-100MHz)频谱范围内应用最广，是一种性能优异的软磁铁氧体材料，软磁材料在变压器、磁记录材料、微波吸收材

4、料等磁性材料的研究领域和发展前景中有着重要的地位。18羰基铁具有粒度小（10um以下），活性大，形状不规则（洋葱头层状结构），其在高频和超高频下具有高磁通率，被广泛应用于制造磁性材料。由于纳米材料(1～100nm)具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应特性，使得材料具备了许多物理和化学上的独特的优异性能，使材料本身的吸波频带变宽，好的兼容性易于调节复合体的电磁参数，达到最佳的能量损耗匹配。羰基铁本身其质量轻，厚度薄等特点,是一种很有发展前途的磁性材料。本文主要就羰基铁-镍锌铁氧体纳米复合体的吸波性能进行研究。其次吸波材料的研究对于缓解日益严重的电磁波环境污染,防止电磁信息泄密,提高军事目标

5、的隐身能力，增强国防力量有着极其重要的意义。故开发和研究纳米铁氧体颗粒的吸波材料是研究新型吸波材料的重要内容之一。吸波材料能吸收其入射到物体表面的电磁波的能量,通过材料本身的介质损耗使入射到表面的电磁波能量转化为热能或其他形式的能量，使其无反射能量，最终实现其隐身技术。材料的吸波性能可以利用电磁理论分析，通常采用材料的介电常数和磁导率来评价衡量材料的反射和吸收性能，吸波材料基本特性：（1）要求材料满足阻抗匹配，即其入射材料表面的电磁波尽可能的不被反射，而是入射到材料本身内部。(2）满足衰减匹配，即进入材料的内部的电磁波迅速衰减消失。设材料内部的介电常数和磁导率分别是和，真空中的介电常数和磁导率

6、分别是和自由空间入射电磁波图1吸波材料示意图根据Maxwell方程以及边界条件可知，入射波垂直入射，材料界面的复反射系数=,其中（材料相对介电常数，d同轴导体内导体的外直径，D通轴外导体的内直径）为材料的特性阻抗，由材料的本身的结构决定的参量，当电磁波入射且作用到材料表面的时，入射波会使得材料内部产生极化，磁化，并对外加的磁场产生影响，而材料内部的电位移矢量D，电场强度E,磁感应强度B,磁场强度H的关系有：D=..E，B=..H。吸波材料的电磁性能可以用部分的自由空间和材料内部的电磁特性加以描述，复18介电常数复磁导率是吸波材料的两个重要基本参数：==（其中，分别是材料在入射波的作用下本身内部

7、产生的极化，磁化；是在外加电场的作用下，其内部电偶极矩重排产生的能量损耗的量度是在外加磁场的作用下，内部的磁偶极矩产生的重排引起能量损耗的量度）对吸波材料而言，复介电常数的虚部和复磁导率的虚部对入射波的能量损耗以及吸波性能起主要作用。因此采用介质损耗角的正切值来衡量入射波能量的损耗：tan=tan+tan=/+/分别为材料内部电位移矢量D和磁感应强度B相对于外加的电场和磁场的滞后相位，即越大，其材