电化学沉积法制备磁性纳米Fe纤维吸收剂及其电磁性能研究
发布时间：2020-08-29 11:36
现代战争中,随着雷达探测技术的飞速发展,使武器装备和军事设施等目标的特征信号容易被侦察探测到,其战场生存能力受到严重威胁。因此,大力发展武器装备的隐身技术,研究质量轻、厚度薄、频带宽、吸收强的新型高效吸收剂显的非常迫切。磁性纳米Fe纤维吸收剂一方面具有磁各向异性从而大大提高轴向磁导率,另外一方面磁性纤维处于纳米尺寸而存在纳米尺度效应,正是由于磁性纳米Fe纤维所具有的诸多优势使得其成为一种很有发展前景的吸收剂。本文基于AAO模板采用电化学沉积法制备纳米Fe纤维。为了制备出直径、长径比可调、填充率较高的纳米Fe纤维阵列,对电化学沉积制备纳米Fe纤维的工艺参数进行了细致的研究。采用交流法和直流法这两种电沉积方法进行沉积,分别研究每一种电沉积方法下不同电沉积参数和AAO模板对制备纳米纤维的影响。对制备的纳米Fe纤维的形貌、晶型、静磁性能、电磁参数进行表征,研究纳米Fe纤维阵列的电磁性能与纤维形貌、微观结构之间的关系。采用交流法制备出了直径较大,疏松多孔的Fe纳米管。采用直流法制备出了直径较小,长径比可控的纳米Fe纤维阵列,最小直径可达30nm。研究表明,恒压法可制备出性能较佳的纳米Fe纤维和纳米管,但是难以控制长径比;恒流法制备的纳米Fe纤维的长度随沉积时间呈线性增长,因此可控制长径比。在总电荷为20C情况下,模板孔径为100nm的模板中电流密度在3-4mA/cm~2时纳米纤维生长的长度最大。为了构建纳米Fe纤维直径与阵列静磁性能之间的关系,本文制备出一系列不同直径的纳米Fe纤维阵列并对其静磁性能进行测试分析,发现直径30-40nm的纳米Fe纤维阵列磁各向异性、矫顽力、矩形比较大,直径75-95nm的纳米Fe纤维磁各向异性、矫顽力、矩形比较小。之后对直径70nm的纳米Fe纤维进行了不同温度的退火处理,并对其静磁性能和2-18GHz之间的电磁参数进行了测试。结果表明,退火温度能够影响Fe纤维的晶型,从而对其静磁性能和电磁参数带来显著影响。为了研究直径对纤维吸波性能的影响,对比了直径30nm的纳米Fe纤维阵列粉末和直径70nm的纳米Fe纤维阵列粉末在2-18GHz的电磁参数,发现直径减小对纳米Fe纤维阵列粉末的磁导率没有明显的贡献,原因是处于粉末状的纳米纤维阵列无法发挥磁各向异性,因此未实现提高材料磁导率的目的。
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TQ343.2;TJ04
【部分图文】：
1 js (1-1电磁场中的介电材料的物理参数的表征以复数更为合理，通常定义 j (1-1中 为复介电常数的实部， 为复介电常数的虚部。并且s 比较和式(1-12):sj = +1 j ,可以得到：s-= +1+ ,s2( - )=1+ (1-13(1-12),式(1-13)所描述的就是有名的德拜方程。 定义为损耗角正切值，( )tanss (1-14
图 1.2 铁氧体的典型磁谱曲线可以发现在微波波段对磁导率贡献的主要是自然共振，当然涡流损耗[25,26,27]也对微波波段做出贡献。综述所属，一种优秀的吸收剂不仅仅需要较大的介电损耗和磁损耗还需要介电常数和磁导率能够匹配也就是相近。1.3 纳米磁性纤维吸收剂的研究现状吴明忠等人[28]根据麦克斯韦方程推导出了铁纤维吸收剂轴向和径向微波复磁导率和复介电常数的理论计算公式。根据理论计算显示铁纤维吸收剂的轴向磁导率和轴向介电常数远大于它的径向磁导率和径向介电常数，并发现多晶铁纤维吸收剂的轴向磁导率和轴向介电常数是影响其吸波性能的关键参数。张秀成，何华辉等人[29]研究了长径比对铁纤维涂层反射率的影响。他们利用电磁参数计算得到铁纤维涂层的反射率，从而获得铁纤维涂层反射率与长径比的关系。研究发现多晶铁纤维的电磁参数随着长径比的变化而发生变化。Mingxun Yu 等人[30]在磁场的引导下将多金属羰基热解后制备出了羰基铁纤维，并研究了纤维的直径和长径比对反射率的影响，实验中采用直径分别为 5μm、2μm、0.5μm，相对应的
图 1.3AAO 模板结构聚合物膜模板利用高能碎片直接撞击较薄的无孔聚合基膜，高能碎片贯穿薄膜所留下来的痕迹就是模板的通道，再用化学法把这些通道腐蚀成孔就形成聚合物膜模。通过控制模板制备过程中的工艺条件，可以得到不同孔密度和孔径的孔膜。膜孔孔径可以小到 10nm，孔密度可达到 109个/cm2，但是其膜孔分布随机、无序状、不均匀，成本高等缺点。多孔氧极氧化铝模板一般是在中强酸（硫酸、草酸、磷酸）电解质溶液中由高纯铝膜片经过电化学阳极氧化腐蚀制备而成[53]。这种多孔氧极氧化铝膜板是由孔径大小一致，排列有序、分布均匀的柱状孔组成，另外，氧化铝模板是一种无机材料。相对于聚合物模板能经受更高的温度、制备方法简单、有序性高、孔径尺寸可控等优点，已经成为制备一维纳米材料最为有效的模板之一，因此本文采用 AAO 模板合成磁性纤维。1.4.2 电化学沉积法封装制备 Fe 纳米磁性纤维
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TQ343.2;TJ04
【部分图文】：
1 js (1-1电磁场中的介电材料的物理参数的表征以复数更为合理，通常定义 j (1-1中 为复介电常数的实部， 为复介电常数的虚部。并且s 比较和式(1-12):sj = +1 j ,可以得到：s-= +1+ ,s2( - )=1+ (1-13(1-12),式(1-13)所描述的就是有名的德拜方程。 定义为损耗角正切值，( )tanss (1-14
图 1.2 铁氧体的典型磁谱曲线可以发现在微波波段对磁导率贡献的主要是自然共振，当然涡流损耗[25,26,27]也对微波波段做出贡献。综述所属，一种优秀的吸收剂不仅仅需要较大的介电损耗和磁损耗还需要介电常数和磁导率能够匹配也就是相近。1.3 纳米磁性纤维吸收剂的研究现状吴明忠等人[28]根据麦克斯韦方程推导出了铁纤维吸收剂轴向和径向微波复磁导率和复介电常数的理论计算公式。根据理论计算显示铁纤维吸收剂的轴向磁导率和轴向介电常数远大于它的径向磁导率和径向介电常数，并发现多晶铁纤维吸收剂的轴向磁导率和轴向介电常数是影响其吸波性能的关键参数。张秀成，何华辉等人[29]研究了长径比对铁纤维涂层反射率的影响。他们利用电磁参数计算得到铁纤维涂层的反射率，从而获得铁纤维涂层反射率与长径比的关系。研究发现多晶铁纤维的电磁参数随着长径比的变化而发生变化。Mingxun Yu 等人[30]在磁场的引导下将多金属羰基热解后制备出了羰基铁纤维，并研究了纤维的直径和长径比对反射率的影响，实验中采用直径分别为 5μm、2μm、0.5μm，相对应的
图 1.3AAO 模板结构聚合物膜模板利用高能碎片直接撞击较薄的无孔聚合基膜，高能碎片贯穿薄膜所留下来的痕迹就是模板的通道，再用化学法把这些通道腐蚀成孔就形成聚合物膜模。通过控制模板制备过程中的工艺条件，可以得到不同孔密度和孔径的孔膜。膜孔孔径可以小到 10nm，孔密度可达到 109个/cm2，但是其膜孔分布随机、无序状、不均匀，成本高等缺点。多孔氧极氧化铝模板一般是在中强酸（硫酸、草酸、磷酸）电解质溶液中由高纯铝膜片经过电化学阳极氧化腐蚀制备而成[53]。这种多孔氧极氧化铝膜板是由孔径大小一致，排列有序、分布均匀的柱状孔组成，另外，氧化铝模板是一种无机材料。相对于聚合物模板能经受更高的温度、制备方法简单、有序性高、孔径尺寸可控等优点，已经成为制备一维纳米材料最为有效的模板之一，因此本文采用 AAO 模板合成磁性纤维。1.4.2 电化学沉积法封装制备 Fe 纳米磁性纤维
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 张卫国;谢仁鑫;刘宁;王宏智;姚素薇;;控电位沉积Fe_(50)-Mn_(50)合金纳米线及其表征[J];电镀与精饰;2014年10期
2 张云帆;毕红;;具有特殊三维孔道结构的阳极氧化铝模板的制备[J];安徽大学学报(自然科学版);2014年04期
3 曹国宝;朱文;李镜人;李振轩;;多孔阳极氧化铝模板制备的研究进展[J];材料导报;2014年07期
4 伊翠云;;纳米吸波材料的研究现状与发展趋势[J];纤维复合材料;2014年01期
5 赵世华;王峥;王明泉;崔玉亭;曹连江;蒋兴雨;;阳极氧化铝模板高有序孔的形成机理综述[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2014年01期
6 吴f
本文编号：2808494
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