【摘 要】
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随着电子设备的发展,电磁污染成为一个亟待解决的问题。解决电磁污染有两个有效途径,电磁吸波和电磁屏蔽。锰锌铁氧体（MZFO）作为最常用的磁介质型吸波材料,有着制备简单、原料廉价、即有磁损耗、又有电损耗等优点吸引着大批学者的目光。由于一般屏蔽材料的高反射,会造成电子设备的二次干扰,而锰锌铁氧体的吸收能力可有效降低反射,防止二次污染。本文将锰锌铁氧体与二氧化硅进行复合,主要开展了以下工作:使用共沉淀法制
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随着电子设备的发展,电磁污染成为一个亟待解决的问题。解决电磁污染有两个有效途径,电磁吸波和电磁屏蔽。锰锌铁氧体（MZFO）作为最常用的磁介质型吸波材料,有着制备简单、原料廉价、即有磁损耗、又有电损耗等优点吸引着大批学者的目光。由于一般屏蔽材料的高反射,会造成电子设备的二次干扰,而锰锌铁氧体的吸收能力可有效降低反射,防止二次污染。本文将锰锌铁氧体与二氧化硅进行复合,主要开展了以下工作:使用共沉淀法制备锰锌铁氧体,将聚丙烯酸和聚丙烯酰胺分别修饰锰锌铁氧体和二氧化硅,使之分别带正电荷和负电荷,相互吸引制备成混合粉末。然后使用SPS放电等离子烧结仪烧结样品粉末。然后探究了以下3个内容。1、不同质量比MZFO/SiO2复合材料的吸波性能研究。SEM照片显示当SiO2含量越大复合材料出现越多孔洞,且孔洞越来越大,这种结构为界面极化提供了良好环境。但复合材料的磁性随着SiO2的含量增大而变差。当质量比为5:5时复合材料的介电实部和虚部最大,电导率比纯MZFO的电导率高两个数量级。质量比为4:6的复合材料表现出最强的吸收性能。当厚度为1.7 mm时,有效吸收带宽为4.3 GHz（12.80-17.10 GHz）,几乎覆盖了整个KU频段（12.40-18.00 GHz）。最小RL值为-40.4 d B,厚度仅为1.5 mm。并且RL<-20 dB的吸收带宽为1.51 GHz（16.07-17.58 GHz）。根据电和磁的损耗角正切值表明,电损耗角正切值远大于磁损耗角正切值,因此复合材料吸波主要通过介电方式损耗电磁波。2、不同二氧化硅粒径MZFO/SiO2复合材料的吸波性能研究。随着SiO2粒径的增加,复合样品介电实部和虚部也增加。纳米级SiO2与MZFO复合的样品电导率与纯MZFO相比小两个数量级。实验还选取了SiO2粒径为50nm的样品,探究SPS烧结温度对复合材料吸波性能的影响。随着烧结温度的升高,复合样品介电实部和虚部也增加。当样品烧结温度为600℃,复合材料有较高的衰减常数和最好的阻抗匹配。且厚度为1.8mm时,复合材料的RL最低,在14.98GHz时为-46.87d B,有效吸收带宽（RL<-10d B）为5.01GHz（12.99-18.00 GHz）。RL<-20dB的带宽也达到了1.46GHz。3、不同SPS烧结温度MZFO/SiO2复合材料的电磁屏蔽性能研究。由于温度升高和二氧化硅复合粒径的增加都会提升复合材料的介电,而高介电实部和虚部适合用作电磁屏蔽材料。本部分实验选取MZFO和SiO2质量比为5:5,用微米级的SiO2进行复合。复合样品的电磁表征显示,烧结温度为900℃的样品磁导率虚部最高,由于烧结温度为1000℃和1100℃的样品过烧,出现的气孔会降低介电实部,而界面极化的增加使得烧结温度为1000℃样品介电的虚部增加。当烧结温度为900℃和1000℃,烧结的MZFO/SiO2复合样品的平均SETotal值在12.4-18.0GHz波段,厚度为2.0mm时,分别为22.30dB和22.40 dB,说明有99%的电磁波被屏蔽。其中吸收占比超过80%,屏蔽机制以吸收为主,反射系数R有明显的减小,有利于降低屏蔽时对周边的电磁干扰。
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