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碳纳米管表面负载纳米磁性粒子吸波性能的研究

作　者: 张鑫
导　师: 顾家琳
学　校: 清华大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 雷达吸波材料 尖晶石型铁氧体 Y型钡铁氧体 碳管 溶胶-凝胶法
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


铁氧体是常用的磁损耗吸波剂,但用其制成的吸波材料密度比较大。碳管比较轻,但只具有电损耗,吸波频段比较高,吸波频带比较窄。因此本论文拟利用溶胶-凝胶法和共沉淀法制备纳米铁氧体与碳管复合吸波剂,以获得同时具有磁损耗和电损耗的新型吸波材料。首先利用溶胶-凝胶法制备了纳米晶的尖晶石型铁氧体Ni0.5Zn0.5-xCoxFe2O4颗粒,发现提高热处理温度、延长热处理时间可以改善尖晶石型铁氧体的静磁性能。当Co2+含量x为0.05,800℃热处理8h,颗粒粒径在100nm左右时材料具有比较好的静磁性能,并且吸波频段在26GHz之间。同时发现,磁场下热处理可以改善Ni0.5Zn0.45Co0.05Fe2O4的静磁性能。利用溶胶-凝胶法制备了尖晶石型铁氧体Ni0.5Zn0.45Co0.05Fe2O4/铁填充碳管复合吸波剂,随着复合吸波剂中铁填充碳管添加量的提高,吸收峰向高频移动。当铁填充碳管的添加量为3wt%时,复合粉末的工作频段主要在较低频26GHz之间,吸收峰峰值达到5dB。复合粉末在石蜡中添加量的增加提高了材料的吸波性能,添加量为70wt%时,吸收峰峰值在6GHz处,达到8dB,在4.27.3GHz之间大于5dB。利用共沉淀法制备了尖晶石型铁氧体Ni0.5Zn0.45Co0.05Fe2O4/碳管复合吸波剂,但铁氧体颗粒和碳纳米管团聚严重,并有杂质相α-Fe2O3产生,造成复合吸波剂的电磁参数比较低,吸波性能比较差。利用溶胶-凝胶法制备了在微波高频段具有较好吸波性能的Y型六角铁氧体BaCo0.6Zn1.4Fe12O22,然后采用机械复合工艺,将Ba铁氧体与铁钴填充碳管混合制备复合吸波剂,与环氧树脂混合后制成反射率测量板,但测量板的吸波性能比较差,推测原因是Ba铁氧体在树脂基体中没有均匀分散。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-8
第1章 引言  8-22
  1.1 选题背景  8-9
  1.2 吸波材料的分类  9-10
  1.3 电磁波和材料相互作用的理论基础  10-13
    1.3.1 吸波材料的工作原理  10-12
    1.3.2 材料吸波性能的影响因素  12-13
  1.4 铁氧体吸波性能的研究  13-18
    1.4.1 尖晶石铁氧体  14-15
    1.4.2 六角铁氧体  15-17
    1.4.3 纳米颗粒铁氧体的制备方法  17-18
  1.5 负载磁性材料的碳纳米管制备及其电磁性能  18-21
    1.5.1 碳纳米管简介  18-19
    1.5.2 碳纳米管内填充金属  19-20
    1.5.3 磁性材料对碳管表面的外包覆  20-21
  1.6 研究内容  21-22
第2章 实验方法  22-28
  2.1 实验原料  22-24
    2.1.1 碳纳米管  22-23
    2.1.2 主要实验材料  23-24
  2.2 铁氧体的制备  24-25
  2.3 复合吸波剂的制备  25-26
    2.3.1 溶胶-凝胶方法制备复合材料  25
    2.3.2 共沉淀法制备复合材料  25
    2.3.3 机械复合  25-26
  2.4 复合材料基本性能的检测方法  26
  2.5 复合材料电磁参数的测量  26-27
  2.6 复合材料吸波性能的计算  27
  2.7 吸波材料反射率的测量  27-28
第3章 纳米尖晶石型铁氧体 Ni_(0.5)Zn_(0.5-x)Co_xFe_2O_4的制备与性能研究  28-47
  3.1 引言  28-29
  3.2 尖晶石型铁氧体 Ni_(0.5)Zn_(0.5-x)Co_xFe_2O_4的制备  29-30
  3.3 样品的结构及形貌  30-32
  3.4 热处理工艺对吸波剂静磁性能的影响  32-34
  3.5 Co 含量对吸波剂静磁性能的影响  34-41
  3.6 磁场热处理对尖晶石型铁氧体性能的影响  41-46
    3.6.1 样品物相分析及微观形貌观测  41-42
    3.6.2 磁场条件下热处理对材料性能的影响  42-46
  3.7 小结  46-47
第4章 溶胶凝胶法制备纳米尖晶石型铁氧体颗粒包覆碳管的复合吸波剂的研究  47-70
  4.1 本章引论  47
  4.2 铁氧体Ni_(0.5)Zn_(0.5-x)Co_xFe_2O_4/碳管复合粉末的制备工艺  47-48
  4.3 铁氧体 Ni_(0.5)Zn_(0.5-x)Co_xFe_2O_4/碳管复合吸波剂的制备与研究  48-52
    4.3.1 复合样品的形貌及结构分析  48-49
    4.3.2 样品的电磁参数和吸波性能  49-52
  4.4 铁氧体Ni_(0.5)Zn_(0.5-x)Co_xFe_2O_4/铁填充碳管复合吸波剂性能研究  52-68
    4.4.1 样品的物相分析及微观形貌观测  53-55
    4.4.2 复合粉末的静磁性能  55-56
    4.4.3 复合粉末的吸波性能  56-61
    4.4.4 铁填充碳管在复合吸波剂中的填充量对吸波性能的影响  61-64
    4.4.5 吸波剂在石蜡中添加量对吸波性能的影响  64-68
  4.5 小结  68-70
第5章 共沉淀法制备纳米尖晶石型铁氧体包覆碳管的复合剂的研究  70-78
  5.1 NiZnCo 铁氧体/碳管复合粉末的制备工艺  70-72
  5.2 样品的物相分析及微观形貌观测  72-73
  5.3 样品的静磁性能  73-74
  5.4 样品的吸波性能  74-77
  5.5 小结  77-78
第6章 Y 型六角铁氧体BaCo_(0.8)Zn_(1.4)Fe_(12)O_(22)/碳管复合吸波剂的吸波性能  78-86
  6.1 Y 型六角铁氧体BaCo_(0.8)Zn_(1.4)Fe_(12)O_(22)/碳管复合吸波剂的制备  78-79
  6.2 样品的结构分析  79
  6.3 Y 型六角铁氧体BaCo_(0.8)Zn_(1.4)Fe_(12)O_(22)/碳管复合吸波剂  79-82
  6.4 反射率测量板的制备  82-85
    6.4.1 反射率测试板的微观形貌  83-84
    6.4.2 测试板的反射率  84-85
  6.5 小结  85-86
第7章 结论  86-87
参考文献  87-91
致谢  91-92
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  92

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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