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)合材料為研究對象，開展了對其微結(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制。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)本工作通過Fe2O3

2、與Si粉末的機械化學(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Fe顆粒的磁性狀態(tài)有影響，而

3、且對顆粒磁矩的排布產(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度隨之加強，從而使超順磁Fe顆粒的磁化強度反轉(zhuǎn)的能量壁壘增加。這使得超順磁Fe顆粒的磁化強度有可能克服熱擾動，從超順磁態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁態(tài)。與此同時，F(xiàn)e顆粒的磁矩從隨機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)出一個寬的共振峰。理論計算和分析表明這個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。對于交換共振，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)對不同F(xiàn)e含量的Fe/S