鈦酸鋇及改性陶瓷材料的制備與電磁性能研究.pdf

1、本論文采用溶膠-凝膠法制備了鈦酸鋇(Bariumtitanate，BT)及炭黑/鈦酸鋇改性陶瓷粉末(Carbonblackandbariumtitanate，CB/BT)，并首次對鈦酸鋇陶瓷粉末填充環(huán)氧樹脂基(EpoxideResin，EP)所得復(fù)合材料以及改性陶瓷粉末填充環(huán)氧樹脂形成的復(fù)合材料的電磁性能進(jìn)行了研究。 利用紅外光譜(Infra-redspectrum，IR)、X射線衍射儀(X-raydiffraction，XRD

2、)、拉曼光譜(RamanSpectrum)、紫外光度計(Ultravioletspectrometer，UV)、掃描電子顯微鏡(Scanningelectronicmicroscope，SEM)、差熱掃描量熱儀(DifferentScanningcalorimeter，DSC)和熱重分析儀(Thermogravimetry-DifferentialThermalAnalysis，TG)等分析手段對不同熱處理溫度下的鈦酸鋇粉末樣品進(jìn)行了形

3、貌結(jié)構(gòu)表征，并結(jié)合IR、XRD和DSC-TG分析手?jǐn)鄬︹佀徜^干凝膠熱分解和晶化過程進(jìn)行分析；對不同熱處理溫度條件下的鈦酸鋇的電阻率進(jìn)行研究。結(jié)果顯示：在試驗條件下得到的鈦酸鋇干凝膠體為無定形，晶粒尺寸隨熱處理溫度升高而增大，熱處理溫度對鈦酸鋇的熱分解、晶化過程、電阻率有不同程度的影響，并且凝膠熱分解過程分為三個溫區(qū)。 采用同軸法測試了制備的鈦酸鋇粉末的電磁常數(shù)，并按照鈦酸鋇在基體中的不同含量制備了厚度分別為了1，2，4和6mm的

4、鈦酸鋇/環(huán)氧樹脂復(fù)合平板。利用弓形法在無回音吸波暗室中對鈦酸鋇/環(huán)氧樹脂復(fù)合平板的電磁波吸收吸收性能進(jìn)行了實驗測試，并分析了平板的厚度、吸波劑填充含量對電磁波吸收影響；針對其吸收特性探討了鈦酸鋇粒子的吸收損耗機理。結(jié)果表明：在測試頻段內(nèi)，復(fù)介電常數(shù)實部ε′從32逐漸減小到5，虛部ε″由25逐漸降低到5，具有明顯的頻響特性。其復(fù)磁導(dǎo)率的實部μ′接近于1，虛部μ″幾乎為0。因此鈦酸鋇屬于介電型損耗材料，制備的鈦酸鋇/環(huán)氧樹脂復(fù)合吸收材料在8

5、～18GHz范圍內(nèi)對電磁波有良好的吸收效果，增加平板厚度對吸波性能的提高有一定效果，并且基體中鈦酸鋇含量達(dá)到或超過為20wt.﹪時，對電磁波的吸收效果較好。在厚度為4mm時含量超過20wt.﹪(25和30wt.﹪)時，吸波性能最佳，有效吸收帶寬8～10GHz。 為了提高吸波劑對電磁波的吸收性能，采用溶膠-凝膠法制備了炭黑/鈦酸鋇復(fù)合粒子。利用XRD、Raman和透射電子顯微鏡(transmissionelectronmicros

6、cope，TEM)手段分析復(fù)合粒子的形貌結(jié)構(gòu)；同時研究了復(fù)合粒子的導(dǎo)電性能和電磁參數(shù)，并按照復(fù)合粒子在基體中含量分別為5、10、15、20、25和30wt.﹪，并且厚度分別為1，2，4和6mm的復(fù)合粒子/環(huán)氧樹脂復(fù)合平板。結(jié)果表明：復(fù)合粒子顆粒直徑在100m左右，與純鈦酸鋇相比，改性復(fù)合粒子的導(dǎo)電性能和介電常數(shù)都有較大改善，而且隨著復(fù)合平板的厚度以及復(fù)合粒子在復(fù)合吸波平板中含量的不同，它對電磁波的吸收性能也有不同影響：厚度的增加可以提高