掺杂钡铁氧体陶瓷的制备与微波吸收特性研究

发布时间：2020-10-17 14:44

　　 电子信息技术的快速发展推动了电磁波在军事与民用方面的应用,与此同时,也带来了电磁污染危害人类的健康。因此,研究具有高损耗与宽带宽的吸波材料很有意义。介电常数与磁导率等材料的内在属性对增大反射损耗以及拓宽带宽起到非常重要的作用。BaFe_(12)O_(19)是一种多功能材料,具有良好的电磁特性,在微波频段,由于材料的自然共振现象,可产生较大的磁损耗。因此,通过离子掺杂替代Fe~(3+)可改变钡铁氧体的微波吸收特性。Co/Ni是典型的磁性金属,高价态Zr~(4+)掺杂有助于产生双共振峰,因此,Co~(2+)-Zr~(4+)与Ni~(2+)-Zr~(4+)掺杂有利于改善材料的吸波特性。本文首先利用固相烧结法制备陶瓷Ba(CoZr)_xFe_(12-2x)O_(19)与Ba(NiZr)_xFe_(12–2x)O_(19),其中组分x=0.2,0.4,0.6,记作BMZFO-x(M=Co,Ni)陶瓷。并对BMZFO-x陶瓷相结构及微观形貌进行表征,采用振动样品磁力计测量BMZFO-x陶瓷的磁性,Co~(2+)-Zr~(4+)与Ni~(2+)-Zr~(4+)离子掺杂使陶瓷样品饱和磁化强度变大,矫顽力变小。本文选择石蜡与聚乙烯醇(PVA)两种粘结剂制作吸波样品,采用空气线法测量BMZFO-x陶瓷的电磁参数。PVA混合BMZFO-x陶瓷样品的磁导率虚部中可观察到明显的共振现象,共振峰的位置随组分的掺杂而移动。根据传输线理论计算陶瓷样品的反射损耗,PVA混合BCZFO-x陶瓷的反射损耗可达到–28 d B,而BNZFO-x陶瓷的反射损耗可达到–60 d B,且具有较大的带宽。离子掺杂对钡铁氧体的吸波特性影响较大。等价态离子组合明显增强了钡铁氧体陶瓷的反射损耗,而高价态离子掺杂有助于调节损耗峰的位置及拓宽带宽。因此,本文采用溶胶凝胶法制备高价态Ti~(4+)掺杂钡铁氧体陶瓷BaTi_xFe_(12-x)O_(19)(BFTO-x,x=0.2,0.4,0.6),并对其结构、磁性及吸波特性展开研究。利用矢量网络分析仪测量BFTO-x陶瓷的电磁参数,分析BFTO-x陶瓷的吸波特性。高价态Ti~(4+)掺杂使磁导率虚部出现双共振峰,并且双共振峰随组分掺杂的增多向低频方向移动。采用石蜡与PVA两种粘结剂制作吸波样品。PVA混合BFTO-x陶瓷的吸波样品最大反射损耗为–44.9 d B,随着厚度的变化,损耗峰向低频方向移动。BFTO-0.6陶瓷样品频率随厚度调节范围覆盖测量范围的81%,实现了大范围频率调节作用。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ174.1
【部分图文】：

固相烧结法简要流程

图 2-3 BNZFO-x 陶瓷与标准钡铁氧体 PDF 卡片 XRD 对比图: (a) 烧结温度为 1180℃,(b) 烧结温度为 1200℃(2) BMZFO-x (M = Co, Ni) 陶瓷形貌的表征

图 2-4 BCZFO-x 陶瓷扫描电镜图: (a)、(b)与(c)为 1200℃下组分 x = 0.2, x = 0.4 以及 x = 0.6样品的陶瓷表面形貌，(d)、(e)与(f)为 1180℃下组分 x = 0.2, x = 0.4 以及 x = 0.6样品的陶瓷表面形貌
【参考文献】

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本文编号：2844928