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尖锥八面体Fe_3O_4及六角片状Ba（Me）_xCo_（2-2x）Fe_（16）O_（27）微波吸收性能凝聚态物理

作　者: 卢玉娥
导　师: 周克省；尹荔松
学　校: 中南大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 水热反应 溶胶-凝胶法 铁氧体 微波吸收 电磁损耗
分类号: TM25
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


铁氧体是一类传统的吸波材料,但存在密度大、微波吸收频带窄的问题,因此,铁氧体吸波材料的改性仍然是目前的一个研究热点。对铁氧体改性除掺杂和复合等途径外,颗粒形貌特殊化对其微波吸收特性的改善也有重要作用。本文研究了尖锥八面体形貌Fe304和六角片状W型掺杂铁氧体的微波吸收特性。用水热法制备了Fe304晶粉,用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)、能谱仪(EDS)对产物结构、形貌及成分进行了表征,分析了颗粒形貌形成机制。用微波矢量网络分析仪测试了样品在2-18GHz微波频率范围内的复介电常数和复磁导率,计算了微波反射率,探讨了材料的微波损耗机制。结果表明：在两种不同水热反应条件下,分别得到颗粒形貌呈尖锥八面体和球状的尖晶石型结构的Fe304粉晶；颗粒形状各向异性有利于材料的微波吸收,尖锥微八面体Fe304是一种低反射率宽带微波吸收材料,其吸收特性优于球形。对反应12小时的尖锥形Fe304样品,厚度2.8mm,7.1GHz频率位置吸收峰值为35dB,大于10dB吸收带宽为7.9GHz；该样品在低频段(2～13GHz)微波吸收主要源于磁损耗兼具介电损耗,在高频段(13-18GHz)微波吸收主要源于介电损耗且磁损耗弱。用溶胶-凝胶法制备了Ba(Me)xCo2-2xFe16O27 (Me=MnCu、CuZn,x=0.0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)粉体。用差示扫描量热-热重(DSC-TGA)、XRD、SEM、FT-IR对样品结构、形貌及形成过程进行了表征。用微波矢量网络分析仪测试了该样品在2-18 GHz微波频率范围的电磁参数,根据测量数据计算了电磁损耗角正切及微波反射率与频率的关系,探讨了该材料的微波吸收性能与电磁损耗机理。研究结果表明：Ba(Me)xCo2-2XFe16O27样品形成分为凝胶吸附水蒸发和熔融、热分解、晶型形成等阶段；在1235℃以上的温度下煅烧4个小时的Ba(Me)xCo2-2xFe16O27能形成较单一的W型钡铁氧体结构,粉晶均呈微米级六角片状形貌；当Ba(MnCu)xCo2-2xFe16O27样品厚度为2.3mm、x=0.3时,10GHz频率位置吸收峰为24dB,10 dB以上频带宽度达8.8GHz；当Ba(CuZn)xCo2-2xFe16O27样品厚度为2.3mm、x=0.3时,10GHz频率位置吸收峰为17dB,10 dB以上频带宽度达7.6GHz；Ba(Me)xCo2-2xFe16O27的微波吸收主要来自畴壁共振、磁化驰豫和自然共振引起的磁损耗,介电损耗较弱。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-24
  1.1 引言  10
  1.2 微波吸收材料的物理机制  10-15
    1.2.1 材料的复介电常数复磁导率损耗因子  10-11
    1.2.2 阻抗匹配与衰减特性  11-12
    1.2.3 电磁损耗的微观机制  12-15
  1.3 铁氧体的结构与基本电磁特性  15-18
    1.3.1 尖晶石型铁氧体的晶体结构  15-16
    1.3.2 磁铅石铁氧体的晶体结构  16-17
    1.3.3 铁氧体基本电磁特性  17-18
  1.4 铁氧体吸波材料的研究进展  18-22
    1.4.1 铁氧体吸波材料的掺杂(离子取代)改性  19-20
    1.4.2 铁氧体吸波材料的复合改性  20-22
    1.4.3 特殊形貌铁氧体吸波材料  22
  1.5 论文的主要工作  22-24
第二章 尖锥八面体及球形Fe_3O_4的水热合成及表征  24-37
  2.1 尖锥八面体Fe_3O_4样品的制备  24-26
    2.1.1 实验仪器与化学试剂  24
    2.1.2 制备方法  24-26
  2.2 球形Fe_3O_4样品的制备  26-27
    2.2.1 实验仪器与化学试剂  26
    2.2.2 制备方法  26-27
  2.3 尖锥八面体Fe_3O_4样品的表征  27-30
    2.3.1 样品表征手段  27-28
    2.3.2 XRD分析  28
    2.3.3 SEM分析  28-29
    2.3.4 EDS分析  29-30
    2.3.5 FT-IR分析  30
  2.4 球形Fe_3O_4样品的表征  30-33
    2.4.1 XRD分析  30-31
    2.4.2 SEM分析  31
    2.4.3 EDS分析  31-32
    2.4.4 FT-IR分析  32-33
  2.5 Fe_3O_4颗粒形貌的形成机制分析  33-35
  2.6 本章小结  35-37
第三章 锥八面体Fe_3O_4的微波吸收特性分析  37-45
  3.1 微波电磁参数测量方法  37-38
  3.2 微波电磁频谱  38-40
    3.2.1 尖锥八面体Fe_3O_4的电磁频谱  38-39
    3.2.2 球形Fe_3O_4的电磁频谱  39-40
  3.3 微波反射率  40-42
  3.4 微波电磁损耗机制  42-44
  3.5 本章小结  44-45
第四章 六角片状W型铁氧体的溶胶-凝胶法制备及表征  45-52
  4.1 六角片状W型铁氧体的制备  45-47
    4.1.1 实验仪器与化学试剂  45
    4.1.2 样品的制备方法  45-47
  4.2 六角片状W型铁氧体的表征  47-50
    4.2.1 样品表征手段  47
    4.2.2 DSC-TGA分析  47-48
    4.2.3 FT-IR分析  48-49
    4.2.4 XRD分析  49-50
    4.2.5 SEM分析  50
  4.3 本章小结  50-52
第五章 六角片状W型铁氧体微波吸收特性分析  52-60
  5.1 微波电磁参数测量方法  52
  5.2 微波电磁频谱  52-55
    5.2.1 样品Ba(MnCu)_xCo_(2-2x)Fe_(16)O_(27)的微波电磁频谱  52-54
    5.2.2 样品Ba(CuZn)_xCo_(2-2x)Fe_(16)O_(27)的微波电磁频谱  54-55
  5.3 微波反射率  55-57
    5.3.1 掺杂量对Ba(Me)_xCo_(2-2x)Fe_(16)O_(27)微波吸收性能的影响  55-56
    5.3.2 厚度对Ba(Me)_(0.3)Co_(1.4)Fe_(16)0_(27)微波吸收性能的影响  56-57
  5.4 微波电磁损耗机制  57-59
  5.5 本章小结  59-60
第六章 结论与展望  60-62
  5.1 主要结论  60-61
    5.1.1 尖锥八面体Fe_3O_4的水热合成、表征和微波吸收性能  60
    5.1.2 六角片状W型铁氧体的制备、表征及微波吸收性能  60-61
  5.2 展望  61-62
参考文献  62-69
致谢  69-70
攻读学位期间主要研究成果  70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 微波吸收材料
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