聚吡咯包覆Sm、Dy掺杂钡铁氧体的制备及吸波性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangting198198225
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钡铁氧体由于兼具磁损耗和介电损耗,故常用来做吸波剂,但由于其具有c轴各向异性,导致低磁导率和高的共振频率,因此对电磁波的吸收有限,故需对其进行改性。通常采用金属或稀土元素掺杂、材料纳米化等方式,来改善材料的电磁参数,但双稀土掺杂铁氧体的研究相对较少。鉴于此,本文通过制备聚吡咯包覆的Dy-Sm掺杂钡铁氧体复合吸波材料改善钡铁氧体的吸波性能,通过扫描(SEM)、红外(FTIR)、磁性能(VSM)、吸波性能(VNA)等测试手段对样品进行微观结构及性能表征。钡铁氧体采用溶胶凝胶及自蔓延方法制备,以十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂,分别以p H、柠檬酸加入量和分散剂浓度为变量,探究变量对样品形貌及性能的影响,结果表明当p H=7、n CA:n Ba2+=13和CCTAB=0.01mol/L时,可获得杂质最少的片状钡铁氧体,当复合材料厚度为7.0mm时,反射损耗在14.64GHz处可达-2.15d B。为提高钡铁氧体的磁晶各向异性,在上述条件下制备稀土Dy、Sm掺杂的钡铁氧体,以掺杂量为变量,探究两种稀土元素单独掺杂时的最大掺杂量及混合掺杂时达到较大反射损耗的比例。结果表明,当n Dy3+:n Ba2+=0.20和n Sm3+:n Ba2+=0.10时掺杂量最大,无稀土铁氧化物的生成,并且稀土的掺杂可以增加样品的磁导率的虚部值,增加样品对电磁波的损耗。并且当n Dy3+:n Ba2+=0.10和n Sm3+:n Ba2+=0.050时,可获得较大反射损耗,即当复合材料厚度为7.0mm时,最大反射损耗分别为-4.54d B(16.79GHz)和-4.00d B(16.00GHz)。Dy-Sm掺杂共同掺杂可以获得最大的反射损耗,即当n Dy3+:n Sm3+=7:3时反射损耗最大,在7.0mm厚度条件下,反射损耗的最大值为-5.38d B,对应频率为15.38GHz。为提高样品的介电损耗,以获得较大的反射损耗,故在钡铁氧体表面包覆一层聚吡咯。以氯化亚铁和双氧水为氧化剂,采用原位聚合制备Ba Fe12O19@PPy复合吸波材料,以吡咯加入量为变量,探究获得较大反射损耗的加入量。结果表明,当m Py:m Ba Fe12O19=5:1时,样品的反射损耗最大,且包覆的反射损耗均大于共混时的反射损耗。其中聚吡咯包覆的Dy-Sm掺杂钡铁氧体复合吸波材料吸波性能最好,当材料厚度为7.0mm时,样品在4.93GHz处的反射损耗可达-12.46d B,在15.82GHz处的反射损耗可达-23.24d B,并且小于-10d B的吸收频宽可达4.81GHz。
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