磁性金屬-電介質(zhì)復合超微顆粒制備及磁性、電磁性能研究.pdf

1、金屬磁性顆粒具有高飽和磁化強度。核殼型金屬/電介質(zhì)復合顆粒的電介質(zhì)殼層可以有效地阻止金屬顆粒間渦電流的出現(xiàn)，使磁性顆粒在高頻交變磁場中得以充分磁化。并且，通過顆粒尺寸控制，可以實現(xiàn)金屬磁性顆粒與電介質(zhì)復合材料電、磁參數(shù)調(diào)節(jié)，以適應具體要求的交變磁化應用場合。研究復合顆粒的磁性能與交變磁化特性及微結(jié)構(gòu)對它們的影響，對核殼型復合顆粒在高頻交變磁化場合的應用研究具有重要意義。本文首先制備不同尺寸量級的磁性金屬/電介質(zhì)球體或近球體復合超微顆粒，

2、然后對其常溫下飽和磁化強度、矯頑力及高頻交變磁化/電磁特性進行測量研究，并通過微結(jié)構(gòu)觀察研究了微結(jié)構(gòu)特征(顆粒尺寸、核殼結(jié)構(gòu))對復合顆粒的基本磁性能及高頻交變磁化特性的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴用機械球磨法制備5μm Fe/SiO2復合顆粒，經(jīng)微結(jié)構(gòu)觀察與性能測試，觀察到復合顆粒顯鐵磁性，其中磁性相鐵顆粒的飽和磁化強度與塊體數(shù)值相近；共混球磨時間的增加有利于提高復合粉體在10MHz-1.8GHz和2-18GHz頻段

3、間的復磁導率實虛部與復介電常數(shù)實虛部。
　　 ⑵用新穎的復合顆粒制備方法，即溶劑熱方法制備出亞微量級球形Ni顆粒，并與高錳酸鉀酸化溶液處理相結(jié)合制備出核殼型Ni/MnO2，其中MnO2殼層厚度不超過10nm?；敬判阅軠y量表明Ni/MnO2具有小的剩余磁化強度與大于軟磁范疇的矯頑力。磁、電損耗角余切值表明，亞微米Ni/MnO2在2-5GHz，8-11GHz頻段和13GHz附近具有較理想的波阻抗匹配。
　　 ⑶制備5μm核

4、殼型Fe/有機物、Fe/MnO2球體或近球體復合顆粒，并以它們及5μmFe/Fe3O4和50nm Fe/Fe3O4為對象，對不同尺寸、不同殼層的鐵復合顆粒進行了基本磁性能與電磁性能研究。觀察到5μm Fe/有機物、Fe/MnO2、 Fe/Fe3O4的飽和磁化強度與鐵塊體數(shù)值接近，三者的磁導率虛部分別在63MHz、18MHz、27MHz頻率處出現(xiàn)極大值；觀察到50nm Fe/Fe3O4常溫下顯示較硬的鐵磁特性，矯頑力達到591Oe。50n

5、m Fe/Fe3O4復合顆粒在4-5GHz和12-13GHz頻段內(nèi)具有較理想的波阻抗匹配。
　　 ⑷在實驗結(jié)果與相關(guān)實驗、理論文獻研究的基礎上，討論了核心尺寸和界面作用對復合超微顆粒的飽和磁化強度Ms、矯頑力Hc的影響。觀察到復合顆粒的Ms隨核心磁性顆粒尺寸的減小而下降，并對該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進行了討論；在以單疇臨界尺寸附近為界的兩個尺寸區(qū)間，顆粒尺寸對復合顆粒矯頑力的影響特征不同：當尺寸大于單疇臨界尺寸或在其附近，磁性復合超微顆

6、粒的矯頑力隨顆粒尺寸的減小而增大；而當尺寸小于單疇臨界尺寸時，常溫下顆粒的矯頑力隨尺寸的增大而增大。
　　 ⑸通過對實驗結(jié)果的討論和對已有文獻的研究，闡述了核殼型復合磁性超微顆粒的高頻復磁導率求解過程，分析了復合顆粒交變磁化的特征與常見現(xiàn)象，討論了核殼結(jié)構(gòu)與磁性顆粒尺寸對交變磁化特征的影響。分析確定了：5μm Fe/電介質(zhì)高頻磁化過程中，在10-100MHz頻段和1-2GHz頻段分別發(fā)生了疇壁共振與自然共振現(xiàn)象，50nm Fe/