Fe-Co合金分級結構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關系限制的一致鐵磁共振，難以滿足寬頻、輕質微波吸收材料性能的需要。具有分級結構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數下實現(xiàn)微波波段內的寬頻磁介電匹配，成為高效吸收劑。本論文的研究思路是:以高飽和磁化強度、高磁導率的Fe-Co合金為研究體系，可控制備了沿易磁化軸生長的由共面貫穿晶體組成的棒狀、羽葉狀

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

3、成機理為: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，進而形成由“共面貫穿”納米方塊組裝的棒狀分級結構。以FeCl3·6H2O為鐵源，制備了羽葉狀和球表面長片的Fe-Co合金分級結構。羽葉狀分級結構形成機理可以用擴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構，最后經過奧斯特瓦爾德熟化成羽葉狀分級結構;球表面生長片的分級結構的形成可能是溶液中過量的O

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

5、93倍。隨著分級結構由棒狀、羽葉狀分級結構到球表面長片的分級結構的轉變，磁導率的非一致交換共振峰逐漸減弱，同時介電常數逐漸降低。通過傳輸線理論擬合研究分級結構的吸波性能發(fā)現(xiàn)，棒狀Fe3Co7分級結構是一種高效的吸收劑;在1-35 GHz范圍內與CI和FCI相比，其單層吸波材料在60 wt％、厚度0.8 mm時，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為目標優(yōu)化的2mm雙層吸波材