羰基鐵由于具備較大的磁損耗角、較高的飽和磁化強(qiáng)度和居里溫度等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為了一種廣泛應(yīng)用的磁損耗型吸波材料。但羰基鐵復(fù)介電常數(shù)大,頻譜特性和抗腐蝕性能較差,不能滿足在特定頻段上對電磁波的強(qiáng)損耗,高吸收特點(diǎn)。因此,針對羰基鐵在吸波特性上的不足,可以通過采用表面改性的方法,降低復(fù)介電常數(shù),提高磁導(dǎo)率,使自由空間阻抗和改性后羰基鐵的阻抗接近匹配,達(dá)到衰減電磁波的目的。本文旨在通過多元體系復(fù)合摻雜來制備改性的片狀羰基鐵吸波材料,分析改性后片狀羰基鐵的微觀結(jié)構(gòu)、物相組成和電磁參量,并根據(jù)電磁場傳輸線理論模擬計(jì)算出反射損耗(Reflection Loss,RL)。具體內(nèi)容如下:(1)采用三種不同的硬脂酸鹽(硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和硬脂酸鈉)作為一元摻雜體系,通過高能球磨制備改性的羰基鐵吸波材料,研究改性后樣品的電磁參量和反射損耗隨頻率的變化規(guī)律。X射線衍射(XRD)結(jié)果顯示:改性后三種樣品均呈現(xiàn)出α-Fe相衍射峰,且衍射峰的寬度和高度均無明顯變化。添加硬脂酸鈣摻雜制備的改性樣品分散較為均勻,磁導(dǎo)率較高,介電常數(shù)低,在涂層厚度為1.5mm時(shí),反射損耗在同摻雜體系中最低為-7.73dB,吸波性能較強(qiáng)。(2)采用硬脂酸鈣分別與鈷粉、二氧化硅、二氧化鈦?zhàn)鳛槎獡诫s體系,研究改性的羰基鐵樣品的電磁參量和反射損耗的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:二元體系摻雜制備的改性羰基鐵樣品細(xì)化和片狀化程度高,獲得了較高的磁導(dǎo)率,具備更佳的阻抗匹配特性。根據(jù)XRD圖譜發(fā)現(xiàn)改性后粉末的相結(jié)構(gòu)仍然均呈現(xiàn)α-Fe體心立方結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)材料厚度為1.5 mm時(shí),添加硬脂酸鈣和二氧化鈦的二元體系摻雜制備的改性樣品取得最小反射損耗,在1.94 GHz處可達(dá)-7.92dB,有效吸收頻寬(RL-6 dB)為1.87 GHz,適合作為低頻1~4GHz頻段的厚度薄、寬頻雷達(dá)波吸收劑。(3)研究吸波材料三元摻雜體系的復(fù)合效果,一是采用硬脂酸鈣、KH-560分別和鈷粉、二氧化硅、二氧化鈦進(jìn)行復(fù)合摻雜,二是采用鈷粉、二氧化硅和二氧化鈦的兩兩混合物與硬脂酸鈣進(jìn)行復(fù)合摻雜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種摻雜體系制備的樣品顆粒形態(tài)均為光滑平整的片狀結(jié)構(gòu),在一定程度上增加了吸收電磁波的表面積。兩者的物相結(jié)構(gòu)顯示出在物料球磨過程中,羰基鐵始終呈現(xiàn)α-Fe體心立方結(jié)構(gòu),沒有其他物相生成。但通過第二種摻雜方式制備的樣品,根據(jù)Bragg公式,球磨過程中所形成的晶格內(nèi)應(yīng)力較小,使得衍射峰稍稍向低角度偏移。從反射損耗角度來看,通過兩種三元體系的摻雜方式制備出的樣品的吸收峰均位于2~4 GHz頻段。添加硬脂酸鈣、KH-560和二氧化鈦的三元摻雜體系與添加二氧化硅、二氧化鈦和硬脂酸鈣的三元摻雜體系在同體系中取得最小反射損耗峰值,分別為-12.46 dB和-11.15 dB;低于-10dB的有效吸收頻寬分別為1.02 GHz和0.51 GHz。對比兩種方式,添加偶聯(lián)劑KH-560的三元摻雜體系具有最低的反射損耗極值,并在RL-10dB具有最佳的衰減、損耗電磁波的性能,能較好的實(shí)現(xiàn)低頻段上的寬頻、高吸收要求。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34
【部分圖文】：

圖 2.2 COXEM EM-30 型臺(tái)式（桌面式）掃描電子顯微衍射儀射（X-ray Diffraction，XRD）是利用材料顆粒晶體形成空間排列狀況的結(jié)構(gòu)分析方法。質(zhì)結(jié)構(gòu)中的原子、分子排列規(guī)律具有嚴(yán)格的周期性，當(dāng)陣排列的不同原子或分子衍射。根據(jù)布拉格規(guī)則，當(dāng)兩時(shí)，兩束光會(huì)因相位的一致性產(chǎn)生相長干涉，也稱為衍相組成和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析，廣泛應(yīng)用于電用 Nanostar U 型 X 射線衍射儀來分析實(shí)驗(yàn)樣品的物相描電壓為 40kV，電流為 40mA，掃描范圍（2θ）在 1

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀示意圖

圖 3.2 一元體系摻雜改性羰基鐵樣品的掃描電鏡圖.2 物相分析一元體系摻雜制備的改性羰基鐵樣品的 XRD 圖譜如圖 3.3 所示，圖中顯示出添加活性劑摻雜經(jīng)高能球磨法制備的樣品主要為α-Fe 體心立方結(jié)構(gòu)，樣品 1#、2#、3現(xiàn)了明顯的α-Fe 相衍射峰，且各樣品的峰位強(qiáng)度保持不變，說明多種表面活性劑基鐵吸波材料的過程未產(chǎn)生新的物相，沒有破壞羰基鐵內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)和相結(jié)構(gòu)[74-7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2807388