Fe-SiO-,2-納米復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)與磁性研究.pdf

1、近年來，鐵磁性金屬-氧化物納米復(fù)合材料由于其特殊的磁性和在高效微波吸收劑方面的潛在應(yīng)用價(jià)值而受到廣泛的關(guān)注和研究。在本工作中，我們以鐵磁性金屬-氧化物納米復(fù)合材料中具有代表性的Fe/SiO2納米復(fù)合材料為研究對(duì)象，開展了對(duì)其微結(jié)構(gòu)、磁性及微波性能的研究。研究內(nèi)容包括：(1)鐵磁性金屬顆粒間偶極相互作用對(duì)體系磁性的影響；(2)鐵磁性金屬-氧化物納米復(fù)合材料在高頻段的微波吸收機(jī)制。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)本工作通過Fe2O3

2、與Si粉末的機(jī)械化學(xué)反應(yīng)制備了不同F(xiàn)e含量的Fe/SiO2納米復(fù)合材料。對(duì)Fe/SiO2納米復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)的分析表明，F(xiàn)e顆粒為單晶并隨機(jī)分散在非晶SiO2基體中。在非晶SiO2基體中，F(xiàn)e顆粒的形貌為等軸或準(zhǔn)球形；Fe顆粒尺寸分布較窄，平均顆粒尺寸在11nm左右，并且在Fe含量為22～51wt％之間，顆粒尺寸基體保持不變。
　　 (2)在Fe/SiO2納米復(fù)合材料中，F(xiàn)e顆粒之間的偶極相互作用不僅對(duì)Fe顆粒的磁性狀態(tài)有影響，而

3、且對(duì)顆粒磁矩的排布產(chǎn)生影響。這種影響主要表現(xiàn)在，隨著Fe含量的增加，F(xiàn)e顆粒之間偶極相互作用強(qiáng)度隨之加強(qiáng)，從而使超順磁Fe顆粒的磁化強(qiáng)度反轉(zhuǎn)的能量壁壘增加。這使得超順磁Fe顆粒的磁化強(qiáng)度有可能克服熱擾動(dòng)，從超順磁態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁態(tài)。與此同時(shí)，F(xiàn)e顆粒的磁矩從隨機(jī)取向逐漸形成局部的鏈狀結(jié)構(gòu)，然后又形成閉合磁路結(jié)構(gòu)。這種磁矩排布的變化導(dǎo)致Fe/SiO2納米復(fù)合材料的矯頑力與剩磁比隨Fe含量增加表現(xiàn)出先增加后減小的變化規(guī)律。
　　 (3)

4、不同F(xiàn)e含量的Fe/SiO2納米復(fù)合材料與石蠟混合物的磁導(dǎo)率虛部μ"在l～16GHz的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出一個(gè)寬的共振峰。理論計(jì)算和分析表明這個(gè)寬的共振峰來源于自然共振和交換共振的疊加。影響自然共振頻率和交換共振頻率的主要因素是Fe顆粒的表面各向異性。對(duì)于自然共振，由于表面各向異性的存在，共振頻率向高頻移動(dòng)。對(duì)于交換共振，表面各向異性改變了共振頻率與顆粒尺寸之間的指數(shù)關(guān)系，使顆粒尺寸的指數(shù)增加。
　　 (4)對(duì)不同F(xiàn)e含量的Fe/S