過渡金屬與TiO2納米復(fù)合物的電磁波吸收性能研究.pdf

1、本文采用機(jī)械化學(xué)法加燒結(jié)工藝制備了過渡金屬與TiO2納米復(fù)合物。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)分析樣品的組成、晶體結(jié)構(gòu)，微觀應(yīng)變，尺寸分布及形貌。采用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM-220)測量復(fù)合物的磁性。采用日立F-4500型熒光光譜儀檢測樣品的發(fā)光性能。采用HP8722ES型網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀測定樣品2-18GHz范圍內(nèi)電磁參數(shù)隨頻率的數(shù)值變化。主要研究了退火前后復(fù)合物的晶粒尺寸、微觀結(jié)構(gòu)和微觀應(yīng)力的變化以及這些這些變化

2、對(duì)樣品的磁性能、發(fā)光性能和吸波性能的影響。
　　采用機(jī)械化學(xué)法制備了Ni/TiO2納米復(fù)合物并對(duì)樣品在500℃進(jìn)行半小時(shí)的退火處理。退火后樣品的晶粒尺寸增加，微觀應(yīng)變得到釋放。這有效的增強(qiáng)了樣品中的非線性介電共振，并且在復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部與虛部(ε′-ε″)的曲線上呈現(xiàn)明顯的Cole-Cole半圓。當(dāng)退火樣品的吸收體厚度為2.3mm時(shí)，在整個(gè)Ku波段(12.4-18GHz)范圍內(nèi)的反射損耗值(RL)都超過了-10dB;并且在12.6

3、GHz處獲得了最優(yōu)反射損耗(RL)值-45.2dB。值得注意的是，當(dāng)吸收體的厚度為2.1mm時(shí)，樣品在17.1GHz處取得最佳的反射損耗值-41dB，反射損耗值超過-20dB的頻寬為16.4-18GHz。退火樣品吸波性能的明顯改善歸因于介電共振的增強(qiáng)和良好的電磁匹配。
　　采用機(jī)械化學(xué)法制備了由過量的金屬Ni與TiO2組成的納米復(fù)合物。制備態(tài)樣品由六角形結(jié)構(gòu)的金紅石TiO2和面心立方結(jié)構(gòu)的Ni組成。真空退火使樣品晶格缺陷及內(nèi)應(yīng)力減

4、少，同時(shí)Ni晶粒尺寸明顯增加。與制備態(tài)樣品相比，退火樣品的飽和磁化強(qiáng)度明顯增加，同時(shí)矯頑力減小。退火后，TiO2的本征發(fā)光峰，自由激子及束縛激子引起的發(fā)光峰都發(fā)生紅移，這來自于能帶結(jié)構(gòu)的畸變。制備態(tài)樣品在15GHz產(chǎn)生強(qiáng)烈的非線性介電共振現(xiàn)象，并呈現(xiàn)明顯的Cole-Cole半圓。當(dāng)吸收厚度為8mm時(shí)，在14-16GHz范圍內(nèi)的反射損耗值(RL)都超過了-10dB;并且在15GHz處獲得了最優(yōu)RL值-32dB。退火樣品在2.8和5.2GH

5、z處的自然共振強(qiáng)度明顯加強(qiáng)，使樣品在2-6GHz范圍的吸波性能顯著提高。
　　采用機(jī)械化學(xué)法制備了由六角形結(jié)構(gòu)的金紅石TiO2和面心立方結(jié)構(gòu)的NiCo組成的NiCo/TiO2納米復(fù)合材料，并在500℃氬氣氛圍中對(duì)樣品進(jìn)行半小時(shí)退火處理。應(yīng)用X射線衍射儀、掃描電鏡、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)及微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)納米復(fù)合材料的相組成、形貌、磁性和電磁參數(shù)進(jìn)行了分析。與球磨態(tài)樣品相比，退火樣品NiCo的布拉格衍射峰明顯變窄，表明晶粒尺寸增加，微觀

6、應(yīng)力減小;與此同時(shí)飽和磁化強(qiáng)度增加，矯頑力減小。制備態(tài)樣品呈現(xiàn)明顯的介電共振及磁共振行為，退火導(dǎo)致樣品在12-16GHz內(nèi)的界面極化和極化損耗顯著加強(qiáng)，使樣品在厚度為8mm時(shí)，最大損耗由-6.4dB降至-14.8dB。同時(shí)，退火樣品在2.6和5.3GHz處的自然共振及10.5，13和15.6GHz處的交換共振明顯增強(qiáng)。
　　采用機(jī)械化學(xué)法合成了FeCo/TiO2納米復(fù)合材料，這種材料與石蠟的復(fù)合物在13.5GHz處ε′值具有較大的

7、波動(dòng)，伴隨著ε″產(chǎn)生強(qiáng)烈的介電共振峰。制備態(tài)樣品經(jīng)500℃退火后，介電共振行為消失，隨之介電常數(shù)復(fù)平面上Cole-Cole圖無明顯規(guī)律。這主要因?yàn)橛纱判詢?nèi)核與介電外殼構(gòu)成的復(fù)合物中介電共振行為與電導(dǎo)率密切相關(guān)。在復(fù)合材料兩相界面處，適當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率產(chǎn)生的介電共振現(xiàn)象可以使復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部與虛部(ε′-ε″)的復(fù)平面上Cole-Cole圖呈現(xiàn)一個(gè)全圓。制備態(tài)樣品的厚度為8.1mm時(shí)，反射損耗在12.4GHz處取得最大值-36.7dB，且超過-