论文部分内容阅读
微波吸收材料在隐身、电磁兼容和微波器件等方面具有广泛的应用。随着现代通信技术的发展，对吸波材料的带宽和效率提出了更高的要求。Fe3O4磁性材料具有较高的介电损耗，但是其铁磁自然共振频率在2GHz以下，在频率为2-18GHz上的磁损耗低，限制了其在雷达波段的应用。而Fe3O4纳米结构可以改变自然共振频率，提高其吸波性能，因此研究Fe3O4纳米复合材料的电磁响应规律具有重要意义。 本文采用水热法制备了不同形态的Fe2O3纳米材料，并用炭还原法获得了Fe3O4纳米材料。研究了Fe3O4纳米颗粒、纳米管和纳米环的介电常数、磁导率和吸波性能。水热法控制Fe2O3纳米结构的关键因素是反应温度、保温时间和诱导腐蚀剂浓度。调节诱导腐蚀剂的浓度可以控制纳米结构。12小时以内，保温时间的影响较大。诱导腐蚀剂浓度为9.14×10-4mol/L时，随着反应时间的增加，反应产物由纳米棒转化为纳米管。诱导腐蚀剂浓度为2.74×10-3mol/L时，随着保温时间的增加，反应产物由中空纳米球转化为纳米环。保温时间大于12小时后，对形貌不再有影响。介电性能研究表明，在2-18GHz频率范围内，三者的介电常数基本一致，但是介电损耗差别比较大。其中四氧化三铁纳米管的介电损耗最高，原因是一维纳米管容易形成导电网络导致损耗最大。根据三种形态纳米材料的介电损耗的色散规律，本文提出并确定了四氧化三铁的介电响应机理主要是电子松弛极化。这三种纳米材料都在2-18GHz频率内存在铁磁自然共振峰，相对于块体Fe3O4三者的自然共振峰发生蓝移，由于微观结构致使各向异性场增加导致的，这种铁磁自然共振峰蓝移特性，导致在雷达波段具有更高的磁损耗，能显著提高吸波性能。四氧化三铁纳米管复合材料由于电磁参数匹配，在2-18GHz频率内存在双共振吸收峰的特性，基于这种双峰吸收，利用结构设计，可以实现宽带吸收，结果表明这种双共振特性在宽带结构吸波设计方面具有明显优势。