鐵磁性納米粒子電磁性能及表面改性研究.pdf

1、本文采用直流電弧等離子體法分別在760Torr(H<,2>+Ar)和100Torr甲烷氣氛下制備了Fe、Co、Ni、Fe-Ni、Fe-Co、Co(C)、Ni(C)等多種磁性納米粒子.使用了XRD、TEM、X光電子譜(XPS)技術(shù)、氣體分析、化學分析、EDAX、振動樣品磁強計、網(wǎng)絡(luò)分析儀、涂層表面電阻率對角線測量技術(shù)等多種分析手段,對鐵磁性納米粒子的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌、表層結(jié)構(gòu)、成份、粒度、室溫磁性、微波電磁參數(shù)、導電性能等進行了研究.用

2、稀鹽酸去除納米鎳粉表面的氧化層,然后采用十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、油酸、聚苯胺、硅烷偶聯(lián)劑KH550對納米鎳粉進行表面改性.使用了活化指數(shù)實驗、紅外光譜(FT-IR)、熱重分析等多種分析、測試手段,對改性效果進行了研究.在(H<,2>+Ar)氣氛下制備的Fe、Co、Ni、Fe-Ni、Fe-Co納米粒子表層為金屬氧化物.在2~18GHz頻率范圍內(nèi),Fe納米粒子的介電損耗能力優(yōu)于Co、Ni納米粒子,原因為鐵氧化物的含量大,并且鐵氧化物的

3、介電性好.Fe、Ni納米粒子分別在7~18GHz、2.8~8GHz處對電磁波出現(xiàn)磁損耗吸收峰,而Co納米粒子在2~18GHz頻率范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)磁損耗吸收峰.通過比較幾種Fe-Ni合金納米粒子的電磁參數(shù),發(fā)現(xiàn)可以通過調(diào)節(jié)Fe-Ni納米粒子中兩種元素的配比來展寬磁損耗吸收頻帶.以前述幾種納米粒子為填料的涂層導電率都較低,這種性質(zhì)提高了材料的阻抗,能夠使更多的電磁波進入吸波材料內(nèi)部,被吸收損耗.在甲烷氣氛下制備的Co(C)、Ni(C)納米粒子

4、的表層為碳膜,碳膜的存在提高了Co(C)、Ni(C)納米粒子的抗氧化能力;Co(C)、Ni(C)納米粒子在2~18GHz頻率范圍內(nèi)對電磁波的介電損耗能力分別為氧化物包覆Co、Ni納米粒子的25倍和14倍,并且具有頻響效應;Co(C)納米粒子對電磁波的磁損耗能力為氧化物包覆Co納米粒子的4倍.根據(jù)幾種改性劑的改性效果和改性后納米鎳粉的微波電磁參數(shù)測試結(jié)果可知:4wt.％硅烷偶聯(lián)劑KH550對納米鎳粉能夠達到理想的改性效果,KH550改性納