热稳定铁基复合吸波材料的设计合成及性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dragon890123
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随着电磁波技术的迅速发展及在国内外的广泛应用,电磁干扰、电磁污染及电磁信号泄露等问题给人们日常生产生活带来前所未有的风险,甚至威胁着人类的身体健康。近些年为解决电磁波引起的各种问题,电磁波吸收材料得到了越来越多的关注。作为商用磁性金属的羰基铁是一种具有良好发展前景的高性能吸波材料,但是羰基铁存在着热稳定差的缺点。本论文通过设计并合成一些羰基铁基复合材料来为克服羰基铁热稳定性差的缺点,并进一步探究复合材料的吸波性能。本论文设计合成了Fe@AlPO4、Fe@C、Fe@SiO2、Fe@SiO2@ZrO2四种铁基复合材料。研究表明:羰基铁具有较差的热稳定性,因而高温使羰基铁的饱和磁化强度大幅度降低。与此同时,热处理后羰基铁的复介电常数和复磁导率大幅度降低,表明高温破坏了羰基铁的介电特性和磁特性。与羰基铁相比,四种包覆材料均在一定程度上延缓了内部材料铁的氧化,提高铁基复合材料的热稳定性,其中Fe@AlPO4复合材料的热稳定性相对最好。此外,热处理后的Fe@AlPO4复合材料的复介电常数和复磁导率降低幅度不是很大,因而Fe@AlPO4复合材料要比羰基铁表现更优异的吸波性能。本论文进一步优化AlPO4包覆层的含量,探究磷酸盐包覆层含量对复合材料热稳定性和吸波性能的影响。研究表明:磷酸盐涂层不仅可以显著地提高内部材料铁的抗氧化性,并且可以调节复合材料的电磁参数,使得复合材料的阻抗更好匹配。随着磷酸盐包覆层含量的优化,Fe@AlPO4-4复合材料展现出较为优异的反射损耗特性,在频率为5.4 GHz时达到最大反射损耗-39.9 dB,且在厚度为1.0 mm到5.0mm范围内展现出较宽的有效吸收频宽高达15.6 GHz(2.4 GHz-18.0 GHz,RL<-10dB)。Fe@AlPO4复合材料的吸波性能优于纯的羰基铁及许多已报道过的羰基铁基复合材料。更重要的是,经过24 h、48 h长时间高温处理后Fe@AlPO4-4复合材料比羰基铁展现出持久的吸波性能。本论文为合成兼具优异吸波性能和热稳定性能的羰基铁基复合材料提供了新的思路以满足实际生产应用。
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