Fe-Co合金分級(jí)結(jié)構(gòu)的制備及電磁性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)的球形和片狀鐵磁性金屬吸收劑的性能主要來源于受Snoek關(guān)系限制的一致鐵磁共振，難以滿足寬頻、輕質(zhì)微波吸收材料性能的需要。具有分級(jí)結(jié)構(gòu)的鐵磁金屬粒子由于系統(tǒng)交換能和界面的增加，出現(xiàn)額外的非一致交換共振和高的介電極化，有望突破Snoek限制并在較低體積分?jǐn)?shù)下實(shí)現(xiàn)微波波段內(nèi)的寬頻磁介電匹配，成為高效吸收劑。本論文的研究思路是:以高飽和磁化強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率的Fe-Co合金為研究體系，可控制備了沿易磁化軸生長(zhǎng)的由共面貫穿晶體組成的棒狀、羽葉狀

2、和球表面長(zhǎng)片的分級(jí)結(jié)構(gòu)，研究了分級(jí)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理、可控制備的影響因素以及其微觀結(jié)構(gòu)與電磁性能之間的關(guān)系。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　 首先，以FeCl2·4H2O和CoSO4·7H2O為原料、檸檬酸鈉為絡(luò)合劑和形狀控制劑，首次制備了由共面貫穿晶體組成的棒狀Fe3Co7分級(jí)結(jié)構(gòu)。通過對(duì)其生長(zhǎng)影響因素的研究，發(fā)現(xiàn)檸檬酸根在三維結(jié)構(gòu)的形成過程中起著關(guān)鍵性作用;[Fe2+]/[Co2+]的比值是調(diào)控次級(jí)單元形成方塊結(jié)構(gòu)的主要因素。其形

3、成機(jī)理為:最小表面自由能和最小磁各向異性能的協(xié)同作用使Fe-Co合金形核后沿著[111]方向取向生長(zhǎng)，進(jìn)而形成由“共面貫穿”納米方塊組裝的棒狀分級(jí)結(jié)構(gòu)。以FeCl3·6H2O為鐵源，制備了羽葉狀和球表面長(zhǎng)片的Fe-Co合金分級(jí)結(jié)構(gòu)。羽葉狀分級(jí)結(jié)構(gòu)形成機(jī)理可以用擴(kuò)散限制聚集理論解釋，即前期納米晶核在沒有檸檬酸根吸附的晶面上定向聚集形成松散的枝狀結(jié)構(gòu)，最后經(jīng)過奧斯特瓦爾德熟化成羽葉狀分級(jí)結(jié)構(gòu);球表面生長(zhǎng)片的分級(jí)結(jié)構(gòu)的形成可能是溶液中過量的O

4、H-離子對(duì)不同晶面的擇優(yōu)吸附作用所致。
　　 其次，研究了Fe-Co合金分級(jí)結(jié)構(gòu)的電磁性能。研究表明，棒狀Fe3Co7分級(jí)結(jié)構(gòu)較其它分級(jí)結(jié)構(gòu)具有最優(yōu)的電磁性能:僅在60 wt％下的磁導(dǎo)率就表現(xiàn)出強(qiáng)的非一致交換共振（15和22 GHz），且在1-10 GHz范圍內(nèi)磁導(dǎo)率實(shí)部也高于球形Fe3Co7和球形羰基鐵(CI)粒子，表現(xiàn)出明顯的自然共振。該分級(jí)結(jié)構(gòu)具有大比表面積與形狀各向異性，因而其介電常數(shù)較片狀羰基鐵(FCI)粒子提高了2.

5、93倍。隨著分級(jí)結(jié)構(gòu)由棒狀、羽葉狀分級(jí)結(jié)構(gòu)到球表面長(zhǎng)片的分級(jí)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，磁導(dǎo)率的非一致交換共振峰逐漸減弱，同時(shí)介電常數(shù)逐漸降低。通過傳輸線理論擬合研究分級(jí)結(jié)構(gòu)的吸波性能發(fā)現(xiàn)，棒狀Fe3Co7分級(jí)結(jié)構(gòu)是一種高效的吸收劑;在1-35 GHz范圍內(nèi)與CI和FCI相比，其單層吸波材料在60 wt％、厚度0.8 mm時(shí)，小于-6 dB的吸收帶寬由0 GHz提高到15 GHz。以小于-10 dB的吸波帶寬大于20 GHz為目標(biāo)優(yōu)化的2mm雙層吸波材