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高性能磁性吸收剂的表面改性技术研究

作　者: 张淑梅
导　师: 江建军
学　校: 华中科技大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 磁性吸收剂表面改性电磁参数核壳模型合金磁粉
分类号: TB304
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

高频集成电路中的噪声干扰、电磁污染等问题越来越严重,片状铁基磁性合金粉具有较好的高频特性和较大的微波磁导率,是实现电磁屏蔽和电磁兼容的优良吸波材料。表面改性处理是解决高性能磁性吸收剂分散困难、阻抗匹配性不好的一种简单、经济、高效的手段。本论文采用机械球磨法、溶胶-凝胶法、聚合物包裹法等工艺,制备了包覆剂/合金磁粉的核/壳材料,重点研究了表面改性对微波电磁性能的影响。实验方面,用偶联剂、氧化物、高聚物等对合金磁粉进行了包覆,研究了改性剂化学成分、反应基团和用量,多次包覆、反应环境等对包覆效果的影响。首先,用硅烷偶联剂（KH-550）包覆合金磁粉,可以有效降低介电常数,改善吸波涂层的阻抗匹配特性。其次,制备了SiO₂/FeSiAlCr复合材料,在2 GHz处介电常数实部ε′下降了40左右,虚部ε′′在2～18 GHz范围内约下降了一半,变化趋势明显;μ′′的吸收峰值为5 GHz左右。溶液浓度在PH=9,反应温度在40℃左右最为适宜。再次,将KH-550和SiO₂的改性效果进行比较,SiO₂由于反应基团多,改性效果要好于KH-550。加入环氧树脂可以起到修饰粉体表面的作用。然后,用SiO₂三次重复包覆合金粉,随着次数增加改性效果变缓,在2 GHz处,三次包覆ε′分别下降了25﹪,33﹪,21﹪;ε′′分别下降了66﹪,60﹪,50﹪,磁导率有很小量的下降。在一次实验中增加包覆剂的量并不能达到如上的效果。接着,用ZnO高能球磨包覆FeSiAl合金粉末,同样可以调节电磁参数,且得到的膜致密均匀。最后,以高聚物尼龙6包覆合金磁粉为例,研究了聚合物包裹法的改性效果。此外,干燥,退火等处理工艺,也有助于包覆膜的均匀致密,提高合金颗粒的稳定性。理论上,用化学键结合理论分析了表面改性原理及影响因素,采用有效媒质理论模型,计算了核壳型结构颗粒的微波磁谱。模拟结果表明:表面包覆处理可以有效提高合金磁粉的磁导率,磁导率随包覆层加厚而降低,自然共振频率移向高频。模拟结果与典型实验结果一致。核壳结构的理论模型可以指导表面改性的设计和研究。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 引言  8
  1.2 电磁吸波材料概述  8-11
  1.3 国内外研究进展  11-15
  1.4 本文研究内容  15-17
2 高性能磁性吸收剂的制备与表征  17-25
  2.1 高性能磁性吸收剂的样品制备  17-21
  2.2 高性能磁性吸收剂的样品表征  21-25
3 表面改性技术的研究  25-48
  3.1 引言  25-26
  3.2 硅烷偶联剂改性对吸收剂电磁性能的影响  26-33
  3.3 二氧化硅包覆改性对吸收剂电磁性能的影响  33-36
  3.4 硅烷偶联剂和二氧化硅包覆改性效果的比较  36-40
  3.5 ZnO 高能球磨包覆FeSiAl 改性  40-41
  3.6 尼龙包覆改性  41-43
  3.7 多次包覆处理对吸收剂电磁性能的影响  43-46
  3.8 本章小结  46-48
4 总结  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-53

高性能磁性吸收剂的表面改性技术研究

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