准一维铁氧体基软硬磁复合材料的制备、结构及电磁特性研究

发布时间：2018-02-09 01:20

本文关键词： 准一维材料纳米复合铁氧体软磁相硬磁相交换耦合作用电磁波吸收　出处：《江苏大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：电子科技的飞速发展,在给人们生活带来便利的同时,伴随的电磁污染和电磁干扰也在严重地危害着人类的健康。因此,研究和开发具有优异性能的先进微波吸收材料有着巨大的应用价值。理想的微波吸收材料应具有“薄、轻、宽、强”(即厚度薄、质量轻、频带宽、吸波强)等特点,传统的吸波材料已无法满足现代科技对吸波材料越来越高的要求。磁性纳米复合材料是指在纳米尺度内由软硬磁两相复合而成的一种新型磁性材料。当软硬磁两相间存在强烈的交换耦合作用时,在保留两相各自优异的磁性能(例如软磁相的高饱和磁化强度和硬磁相的高矫顽力)的同时,还能有效增强复合体系的磁能积,提高整体的吸波性能。但是,对于粉体和薄膜材料而言,由于纳米颗粒极易团聚,致使两相颗粒尺度通常超出了理论交换耦合长度的范围,大大减弱了两相间的交换耦合作用。近年来,一维磁性纳米材料因其新颖的物理和化学性质以及在高密度垂直磁记录、磁传感器、微纳米功能器件、催化以及磁性复合材料等方面的潜在应用而受到人们的广泛关注。由于一维或准一维材料具有独特的形状各向异性和限域作用,有助于解决纳米颗粒的团聚问题,有效地提高软硬磁之间的交换耦合作用,从而拓宽其对电磁波吸收的频带,提高整体的吸波性能。本文以无机金属盐为主要原料,分别采用有机凝胶先驱体转化法和静电纺丝法成功制备了铁氧体基软硬磁复合微纳米纤维；通过TG、XRD、SEM、TEM、FTIR、 VSM和NA等分析手段对复合纤维的结构和特性进行了表征,研究了它们的电磁特性,其主要工作和取得的创新性结果如下：1.准一维铁氧基软硬磁复合微纳米纤维。(1)采用有机凝胶先驱体转化法和静电纺丝法分别制备了一系列具有较大长径比的铁氧体基软硬磁复合微纳米纤维(如BaxSr1-xFe12O19(0≤x≤1)铁氧体微米中空纤维；SrFe12O19/Ni0.5Zn0.5Fe12O19复合铁氧体纳米纤维；定向MeFe12O19/Ni0.5Zn0.5Fe2O4(MFO/NZFO,Me=Ba2+、Sr2+)复合铁氧体微米中空纤维和BaFe12O19/α-Fe复合纳米纤维)。(2)通过TG、FTIR、XRD、 SEM、TEM和VSM对前驱体的热分解和目标纤维的结构及磁性进行了表征。纳米纤维的直径均匀地分布在100-150 nm之间,两相颗粒呈一定的异质结构排列；微米纤维中空结构明显,其直径约占整个纤维直径的2/3,软磁相均匀地镶嵌在硬磁相的表面。(3)提出了中空结构的形成机理。2.准一维铁氧基软硬磁复合微纳米纤维的磁交换耦合作用。(1)研究了铁氧体基复合微纳米纤维的物相、微观结构和形貌对磁交换耦合作用的影响,并探讨了相关的物理机制,尤其两相组分和在纳米尺度内颗粒的均匀分布对磁交换耦合的促进作用。(2)研究了不同测试温度下,铁氧体复合微纳米纤维的磁性能,探讨了在不同的温度下磁交换耦合作用和偶极相互作用对磁畴自旋偏转的影响机制。3.准一维铁氧基软硬磁复合微纳米纤维的电磁波吸收特性。(1)揭示了准一维铁氧基软硬磁复合材料的物相组成、微观结构和形貌与电磁波吸收特性三者之间的关系。(2)运用交换耦合理论解释了准一维铁氧基软硬磁复合微纳米纤维的电磁波吸收特性随组分的变化趋势,同时对比了微纳米纤维的电磁波吸收特性的差异,建立了电磁波吸收特性对磁畴翻转的依赖关系。4.多层吸波体的设计及吸波特性。探讨了结构、组成和吸波层厚度对多层吸波体吸波特性的影响。尤其当外层BaFe12O19/Fe为1.6 mm,中间层金属Fe为0.1 mm,内层Ni0.5Zn0.5Fe2O4为0.1 mm时,此时三层吸波体反射率在15.5 GHz达到-98.9 dB(12.6 GHz),反射率小于-10 dB的吸收频带覆盖了整个X波段(8.2-12.4 GHz)和Ku波段(12.4-18 GHz)。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33

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