树枝状和片状氮化铁吸波剂的可控制备及吸波性能研究

发布时间：2017-08-01 14:03

  本文关键词：树枝状和片状氮化铁吸波剂的可控制备及吸波性能研究

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【摘要】：随着电子信息时代的到来,电磁波不仅在军事领域,而且在民用领域也得到了越来越多的关注,电磁波已逐渐渗透到生活的方方面面,因此制备高性能的电磁波屏蔽材料已成为研究领域的热点问题。目前,新型吸波剂正致力于向“薄”、“轻”、“宽”、“强”进一步发展。本课题基于山东大学碳纤维工程技术中心对碳／铁系复合吸波剂的研究,采用了水热合成法制备了具有形状各向异性的氧化铁。分别使用弱电解质铁氰化钾和强电解质氯化铁作为铁源,将其置于密闭水热反应釜进行水热合成,探究了其在不同反应时长(12h～60h)、不同原料浓度(0.02mol/L-0.2mol/L)、不同介质pH值和后处理时间(0h～10h)条件下的产物形貌与实验工艺之间的关系,分析了物质微观结构对使用性能的影响规律。实验发现,对于树枝状产物,原料浓度对产物形貌影响较大,水热合成温度越高,浓度越大,得到的树枝状氧化铁产物晶粒越粗大,次级结构越不明显,在浓度O.lmol/L时结果最佳,而后处理时间对产物尺寸影响较小；对于片状产物,介质pH对产物形貌影响较大,较低的pH值下生成球状产物,较高pH值下生成片状产物,其他条件则对产物影响较弱。氮化铁吸波材料的制备是利用水热合成的氧化铁作为原料,在电阻炉内通入氨气进行渗氮处理,实验探究了不同的渗氮时间(3h-9h)、不同的渗氮温度(450℃-540℃)和一系列不同梯度氮势(0.4-1.2)条件下所得氮化铁产物形貌与实验参数的关系,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜与矢量网络分析仪对最终产物的组成、形貌与电磁性能进行测试,系统地对产物形貌受反应条件的影响程度进行了分析,并探讨两种形貌γ-Fe4N对电磁波的吸收情况。结果表明,在后续的氮化实验中,氮化时间和氮势对最终产品物相影响很大,氮势低于1.0时产物倾向于生成纯相的γ-Fe4N,高于1.0则倾向于生成Fe3N。随着氮化时间的增加,氮化程度更加彻底：枝状表现为蜷曲状增多,形貌越发不规则；片状表现为表面纹路更加细小,沟壑状更加明显。本文还证实了不同形貌γ-Fe4N对于电磁波有不同的吸波能力。其中,树枝状γ-Fe4N对7～18GHz频段的高频电磁波有较好的吸波性能,且吸收能力较强。当材料的匹配厚度为2mm时,对Fe和γ-Fe4N混合物,在5GHz处达到吸收峰值约-9.5dB,随着匹配厚度增加,吸收逐渐移至低频方向,吸收频宽变小的同时吸收强度却有所增大,当匹配厚度为3mm时,匹配厚度为3mm时,在3GHz处达到最大吸收峰-12dB。而片状γ-Fe4N对2-6GHz等较低频段的电磁波有一定的吸收能力,但效果不如枝状γ-Fe4N显著。
【关键词】：吸波材料 电磁参数 氮化铁 水热合成
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 引言15
• 1.2 吸波材料的发展趋势及研究背景15-17
• 1.2.1 吸波材料的发展历史及趋势15-16
• 1.2.2 吸波材料的研究背景16-17
• 1.3 微波吸收原理17-19
• 1.3.1 吸波材料的电磁参数17-19
• 1.3.2 吸波材料机理19
• 1.4 吸波材料的分类19-22
• 1.4.1 磁损耗型吸收剂20-21
• 1.4.2 电阻损耗型吸收剂21-22
• 1.4.3 介电损耗型吸收剂22
• 1.5 本文的研究目的与研究内容22-25
• 第二章 实验材料与实验方法25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 实验材料及设备25-27
• 2.2.1 实验材料25
• 2.2.2 实验设备25-27
• 2.3 技术路线27
• 2.4 不同形貌α-Fe_2O_3粉末的水热合成27-30
• 2.4.1 树枝状α-Fe_2O_328-30
• 2.4.2 片状α-Fe_2O_330
• 2.5 不同形貌氮化铁粉末的制备30-33
• 2.5.1 树枝状氮化铁粉末30-32
• 2.5.2 片状氮化铁粉末32-33
• 2.6 测试与表征33-35
• 2.6.1 XRD测试33
• 2.6.2 SEM测试33
• 2.6.3 磁性能测试33
• 2.6.4 吸波性能测试33-35
• 第三章 α-Fe_2O_3的制备及结构分析35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 水热合成条件对树枝状α-Fe_2O_3的影响35-40
• 3.2.1 铁氰化钾浓度对产物的影响36-38
• 3.2.2 后处理时间对产物的影响38-39
• 3.2.3 反应时间对产物的影响39-40
• 3.3 水热合成条件对片状α-Fe_2O_3的影响40-44
• 3.3.1 NaOH用量对产物的影响40-43
• 3.3.2 反应温度对产物的影响43-44
• 3.3.3 氯化铁浓度对产物的影响44
• 3.4 本章小结44-47
• 第四章 氮化铁粉末的制备及微观结构47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 渗氮工艺对树枝状铁氮化合物影响47-50
• 4.2.1 氮势对形貌及物相的影响47-49
• 4.2.2 温度对形貌及物相的影响49-50
• 4.3 渗氮工艺对片状铁氮化合物影响50-52
• 4.3.1 渗氮工艺对形貌影响50-52
• 4.3.2 渗氮工艺对物相影响52
• 4.4 本章小结52-55
• 第五章 氮化铁粉末吸波性能分析55-63
• 5.1 树枝状氮化铁电磁性能分析55-56
• 5.2 树枝状氮化铁粉末吸波性能分析56-60
• 5.3 片状氮化铁粉末吸波性能分析60-61
• 5.4 本章小节61-63
• 第六章 结论63-65
• 参考文献65-71
• 致谢71-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文73-75
• 参与的科研项目75-76
• 学位论文评阅及答辩情况表76

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本文编号：604574