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铁氧体材料的合成及其微波吸收的应用研究

作　者: 金铃
导　师: 王艳芹
学　校: 华东理工大学
专　业: 工业催化
关键词: 微波吸收三维有序大孔镍铁氧体硬模板法镍铁氧体/石墨烯复合材料水热法
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文针对微波吸收材料进行了合成与应用方面的基础研究。近年来,随着广播、电视、通信及电力等微波技术领域的迅猛发展,人们在享受现代化带来的方便舒适的同时,也正受到恶化的电磁环境给健康所带来的威胁。因而近年来研究性能优良、损耗高的吸波材料成为热点。铁氧体吸波材料具有价格低廉、吸收效率高、涂层薄、频带宽等优异特性,具有广泛的应用前景。在论文的第一部分(第三章),我们采用硬模板技术,以粒径均一、排列规整的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球做模板,乙二醇和甲醇做溶剂,合成了具有三维有序大孔结构的铁氧体材料(3DOM-NiFe2O4)。该材料比表面积为19.4m2/g,孔径大约为200nm,孔壁的厚度可以通过调节乙二醇的加入量来进行调节。该铁氧体材料在磁学性质上表现出和纳米磁体一致的超顺磁性,饱和磁化强度为31.1emu/g。将3DOM-NiFe2O4铁氧体材料作为微波吸收材料,进行微波吸收的表征,发现当其匹配厚度为3.5mmm时,在高频波段(11-18GHz)范围有较强的吸收,在17GHz吸收强度达到-19dB。因此其可以作为高频的电磁波吸收材料应用在电子、军事隐身等各个高科技领域。在论文的第二部分(第四章),我们采用一步水热法,利用不同的碱源,合成了镍铁氧体/石墨烯复合材料。镍铁氧体以单一的尖晶石相存在,且由小颗粒组成,小颗粒堆积在了片状石墨层上。该复合材料既具有镍铁氧体的磁性能,又具有石墨碳材料的导电性能。该样品在微波吸收上表现出了双频吸收,即在低频区与高频区对于电磁波都有较小的反射损耗值,这两个损耗分别是由于镍铁氧体的磁损耗和石墨碳的介电损耗所造成的。这种双频吸收的材料对于日后拓宽铁氧体吸波材料的应用范围有着十分重要的意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章前言  9-29
  1.1 引言  9
  1.2 电磁波吸收材料  9-14
    1.2.1 电磁波吸收材料的分类  9-10
      1.2.1.1 按材料对电磁波的损耗机理来分  10
      1.2.1.2 按材料的成型工艺和承载能力来分  10
      1.2.1.3 按吸波原理来分  10
    1.2.2 微波吸收材料的吸波原理  10-12
    1.2.3 几种吸波材料简介  12-13
      1.2.3.1 铁氧体吸波材料  12
      1.2.3.2 陶瓷类吸波材料  12
      1.2.3.3 手性吸波材料  12
      1.2.3.4 导电高分子吸波材料  12-13
      1.2.3.5 等离子体吸波材料  13
    1.2.4 吸波材料的应用  13-14
      1.2.4.1 隐身技术  13
      1.2.4.2 改善整机性能  13
      1.2.4.3 安全保护  13-14
      1.2.4.4 微波暗室  14
  1.3 铁氧体材料简介  14-19
    1.3.1 铁氧体的定义  14
    1.3.2 铁氧体材料的分类  14-18
      1.3.2.1 磁铅石型铁氧体  14-15
      1.3.2.2 石榴石型铁氧体  15-16
      1.3.2.3 尖晶石型铁氧体  16-18
    1.3.3 尖晶石型铁氧体的制备方法  18-19
      1.3.3.1 机械研磨法  18
      1.3.3.2 水热合成法  18
      1.3.3.3 微乳液法  18
      1.3.3.4 溶胶-凝胶法  18-19
      1.3.3.5 共沉淀法  19
  1.4 硬模板法合成孔材料  19-22
  1.5 课题的目的和意义以及主要的研究内容  22-24
  参考文献  24-29
第二章实验部分  29-32
  2.1 实验仪器和试剂  29-30
  2.2 微波吸收材料的合成  30
  2.3 材料的表征方法  30-32
    2.3.1 粉末X-射线衍射(Powder X-ray Diffraction,XRD)  30-31
    2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FRSEM)  31
    2.3.3 场发射扫描电子显微镜(HRSEM)和能谱仪(EDS)  31
    2.3.4 低分辨扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)  31
    2.3.5 氮气吸附脱附技术  31
    2.3.6 热重分析(TG/DTG)  31
    2.3.7 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)  31
    2.3.8 材料的磁学性质测定  31
    2.3.9 材料的拉曼光谱分析  31
    2.3.10 材料的微波吸收性能的测定  31-32
第三章三维有序大孔3DOM-NiFe_2O_4铁氧体的硬模板法合成及其电磁波吸收性质的研究  32-52
  3.1 引言  32-34
  3.2 实验部分  34-36
    3.2.1 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的合成  34
    3.2.2 硬模板法制备三维有序大孔(3DOM)的镍铁氧体  34
    3.2.3 3DOM镍铁氧体的微波性能实验  34-36
  3.3 结果与讨论  36-49
  3.4 结论  49-50
  参考文献  50-52
第四章镍铁氧体/石墨烯复合材料的合成及其微波吸收性能测研究  52-64
  4.1 引言  52-54
  4.2 材料的合成  54-55
    4.2.1 氧化石墨(GO)的合成  54
    4.2.2 NiFe_2O_4/Graphene复合材料的制备  54-55
  4.3 结果与讨论  55-58
  4.4 结论  58-59
  参考文献  59-64
第五章总结  64-65
硕士期间申请的专利  65-66
致谢  66-67
卷内备考表  67

铁氧体材料的合成及其微波吸收的应用研究

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