稀土元素对W型钡铁氧体微波吸收特性的作用

采用化学共沉淀法制备W型钡铁氧体,研究稀土元素Dy、Nd、Pr掺杂对铁氧体微波特性的作用.发现:稀土元素的掺入能有效调整铁氧体的微波电磁参数,使自然共振频率向高频移动,并明显提高试样的高频弛豫特征,同时减小复介电常数,以利于阻抗匹配.在一定范围内增大Dy的掺杂量x,有利于进一步获得低介电损耗和高磁损耗,用数值计算模拟方法得到x=0.05时匹配厚度下铁氧体在2～18GHz范围的反射率曲线:吸收峰值达-52.34dB,吸收率小于-10dB的带宽7.9GHz,结果表明稀土Dy掺杂有利于制备轻、薄铁氧体吸波材料.     

空心粉煤灰对铁氧体-炭黑/水泥基复合材料吸波性能的影响

通过改变空心粉煤灰微珠、铁氧体、炭黑的配比,分析了影响混凝土电磁吸收效能的主要因素,并探讨了空心粉煤灰微珠、铁氧体和炭黑的加入对水泥基复合材料电磁吸收性能的影响机制。结果表明:8~18GHz频率范围内,空心粉煤灰微珠是影响水泥基复合材料吸波性能的最主要因素,最佳水平组合为20wt%铁氧体、20wt%粉煤灰、10vol%炭黑,-10dB吸收带宽可达10GHz且明显优于无粉煤灰样品,其机制在于空心粉煤灰微珠的掺入同时改善了材料表面透射性能和介电损耗。     

Co2+或Sn4+对MnZn功率铁氧体磁特性的影响研究

用普通陶瓷工艺制备了掺Co2+及Sn4+的MnZn功率铁氧体材料,研究了Co2+及Sn4+杂质掺入对MnZn功率铁氧体磁性能的影响.研究结果表明,由于Co2+具有大的正的磁晶各向异性常数K1,所以可与MnZn功率铁氧体负的K1进行补偿.当CoO掺入量为2×10-3时,可得到在20～120℃温度范围内具有非常平坦功率损耗-温度特性的MnZn功率铁氧体.Co2+的掺入还可以大大改善MnZn功率铁氧体的起始磁导率的温度特性.由于Sn4+掺入MnZn功率铁氧体时,Sn4+进入晶格中,减少了Fe3+Fe2+之间的电子跳跃,提高了材料电阻率.当SnO2掺入量为4×10-4时,可得到具有很低功率损耗的MnZn功率铁氧体材料.     

CaCO3、SnO2掺杂对MnZn铁氧体微结构和性能的影响

本文采用传统陶瓷工艺制备了高磁导率MnZn铁氧体材料.为获得高磁导率MnZn铁氧体材料,从分析材料微观结构入手,研究了适当的工艺条件以及CaCO3和SnO2不同的掺入比对高磁导率MnZn铁氧体材料性能的影响.研究结果表明,由于Ca2 离子存在于晶界,少量的CaCO3掺入会使铁氧体晶粒尺寸增加,均匀性改善,起始磁导率增加,而CaCO3掺杂过量,将会增加晶粒中的气孔率,从而降低起始磁导率.SnO2掺入后,由于Sn4 离子存在于晶界中,为满足电荷平衡的要求,引起晶界附近金属离子空位增多,从而加速畴壁的运动,提高材料的起始磁导率.     

M型钡铁氧体制备及吸波特性研究

为进一步研究M型铁氧体的吸波性能,以硝酸铁、硝酸钡为原料,采用溶胶凝胶自蔓延法,制备了M型钡铁氧体纳米粉.借助XRD、TG-DTA、SEM、矢量网络分析仪对铁氧体材料的晶体结构、凝胶热分解过程、表面形貌及微波吸收特性进行了研究,同时根据传输线原理,通过理论计算预测了材料的最佳匹配厚度.研究表明:所制得的铁氧体为晶相单一的M型钡铁氧体,频率在6～18GHz,预测最佳匹配厚度为0.35cm,最小反射损耗达-13.5dB,反射损耗小于-10dB的带宽为0.7GHz,说明M型钡铁氧体具有电磁波吸收效应.     

纳米六角晶型吸波铁氧体的制备与性能研究

电磁辐射污染是当代社会中一个日渐增长的环境问题.它主要集中在微波波段.通常克服电磁污染的方法有屏蔽和吸收.铁氧体是一种较为常用的微波吸收材料.为了获得高性能的微波吸收材料,采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法来制备掺杂有金属离子的纳米六角晶型铁氧体.铁氧体的晶型通过X衍射得到证实,晶粒尺寸则通过原子力显微镜验证.最后测试了该铁氧体的吸波能力.微波场中强度的分贝损耗在10～25dB.它能够有效地吸收环境中的电磁波.     

聚合物基吸波材料的研究进展

电磁波吸收材料作为功能材料在军用和民用领域都有非常广泛的应用,聚合物基吸波材料可以满足吸波材料向厚度薄、质量轻、频带宽、强吸收方向发展的需要,是目前电磁波吸收材料研究的重点之一。综述了金属、铁氧体、金属镀层复合、碳系等类型的吸收剂在聚合物体系中的研究进展,同时对目前聚合物基吸波材料的类型进行了介绍。     

掺铁氧体和石墨水泥基复合材料吸收电磁波性能

研究了添加铁氧体和石墨水泥基复合材料(F/G/C)的吸波性能。通过改变铁氧体、石墨的配比,分析了影响该材料电磁吸收效能的主要因素,并探讨了其影响机制。结果表明:石墨添加量20 vol%时材料出现逾渗现象,逾渗区内介电损耗有较大值;0.5～4 GHz范围内影响吸收深度的最主要因素是石墨,影响吸收宽度的最主要因素是铁氧体,最佳水平组合为20 wt%60μm铁氧体、10 wt%250μm铁氧体、30 vol%石墨,吸收深度可达-32 dB且明显优于单组分复合;吸收主要机制是磁损耗,石墨的加入改善了材料空间波阻抗。     

掺铁氧体和石墨水泥基复合材料吸收电磁波性能

研究了添加铁氧体和石墨水泥基复合材料(F/G/C)的吸波性能。通过改变铁氧体、 石墨的配比, 分析了影响该材料电磁吸收效能的主要因素, 并探讨了其影响机制。结果表明: 石墨添加量20 vol%时材料出现逾渗现象, 逾渗区内介电损耗有较大值; 0.5~4 GHz范围内影响吸收深度的最主要因素是石墨, 影响吸收宽度的最主要因素是铁氧体, 最佳水平组合为20 wt% 60 μm铁氧体、 10 wt% 250 μm铁氧体、 30 vol%石墨, 吸收深度可达-32 dB且明显优于单组分复合; 吸收主要机制是磁损耗, 石墨的加入改善了材料空间波阻抗。      

溶胶-凝胶法制备空心微珠表面钡铁氧体包覆层的研究

铁氧体是微波吸收材料的主要成分之一,应用非常广泛,但由于铁氧体比重较大,制成吸波材料难以满足吸收频带宽、质量轻、厚度薄的要求,因此实际使用的铁氧体吸波涂层往往不是单一的铁氧体涂层,而是通过复合制备成复合铁氧体吸波涂层.以质量轻、化学性能稳定的热电厂粉煤灰空心微珠为基体,以硝酸铁、硝酸钡和柠檬酸为原料,用溶胶-凝胶法在空心微珠表面包覆钡铁氧体涂层,并用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDX)和扫描电镜(SEM)对其进行了分析表征,结果表明用溶胶-凝胶法在空心微珠表面能均匀地包覆一层薄的M-型钡铁氧体涂层.     

宽频磁性碳基复合吸波材料的制备及性能研究

目的 以可再生的生物质作为碳源，通过添加氯化钠作为活化剂，制备一种具有优良性能的吸波材料。方法 用一步热解法制备磁性碳基复合吸波材料，用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、氮吸附比表面与孔径分布仪（BET）、超导量子干涉仪（SQUID）等对其物相、形貌、磁性能等进行表征，用矢量网络分析仪（VNA）测试其电磁参数。结果 不同组分的复合材料均具有宽频的微波吸收性能，表现出对生物质用量一定范围内的不敏感特性。生物质用量分别为0.8、1.0、1.5和2.0 g时，制备的不同磁性生物质碳复合材料在填充量（质量分数）为30%时，有效吸收带宽分别达到5.7、6.2、5.8和5.9 GHz。结论 吸波性能对生物质用量一定范围内的不敏感特性，可以避免生物质由于产地、季节等的不同对吸波性能造成影响，同时也有利于制备工艺的实际操作，提高了吸波性能实验结果的稳定性。     

羰基铁粉作为微波吸收材料的研究进展

目的 介电损耗低、吸收带宽较窄、密度高等缺点制约着羰基铁粉（Carbonyl Iron Powder,CIP）在吸波领域中的应用。在CIP材料的基础上，使用不同的改性方法，开发“轻、宽、强、薄”的CIP微波吸收材料，实现对微波的高效吸收。方法 综述近年来羰基铁粉作为吸波材料的研究现状，介绍和分析不同改性方法，如形貌改性、涂覆改性、复合改性等对羰基铁复合材料吸波性能的影响。结论 CIP作为微波吸收材料，可以通过不同改性方法来改善缺点，制备的复合材料更符合当下社会对吸波材料的需求，与传统CIP材料相比，CIP复合材料作为微波吸收剂，具有更大的潜力。     

粉煤灰磁珠Fe含量和研磨粒径对Fe3C@C-CNTs复合材料结构和吸波性能的影响

以粉煤灰磁珠作为原料,采用化学气相沉积(CVD)方法制备纳米结构铁/碳复合材料。该复合材料呈现良好的吸波性能,但存在磁珠性质不均一、结构调控难等问题。本文采用摇床方法对磁珠进行分选,并进行研磨处理,考察了磁珠Fe含量和研磨粒径对CVD生成产物的影响。结果表明,富铁磁珠CVD生成产物为碳包覆磁性颗粒与碳纳米管组成的复合材料(Fe₃C@C-CNTs),该复合材料呈现多孔团簇球形结构。磁珠Fe含量增加,复合材料的相对碳沉积量(C/Fe值)减小,石墨化程度降低(D峰和G峰面积比I_D/I_G值升高),导致材料阻抗匹配值升高,吸波性能获得提升。磁珠Fe含量为71.43wt%时,复合材料有效吸收频带达到4.5 GHz,最小反射损耗(RLmin)达到-16.1 dB。对磁珠进行研磨后,CVD生成产物的C/Fe值不变,但碳沉积速率增大,I_D/I_G值升高,电磁波衰减常数下降,但阻抗匹配明显提高,吸波性能大幅度提升。研磨粒径为18.23μm时,复合材料有效吸收频带达到4.8 GHz,RLm_i...     

Recent advances of magnetism-based microwave absorbing composites: an insight from perspective of typical morphologies

Due to the fast development of various wireless devices and radar detection technology, the microwave absorbing composites have been developed to solve the problem of electromagnetic pollution and radar stealth by transferring microwave energy into thermal energy. Given that, the morphology is a key factor which can influence the absorbing performance of absorbers to a large extent. Recently, abundant investigations on fabrication of microwave absorbers with miraculous morphologies and microstructures have been reported. This review aims at summarizing the recent progress of magnetism-based microwave absorbing composites from perspective of several typical morphologies, including core-shell structure, layered structure, porous structure, polyhedral structure, flower-like structure and coral/needle-like structure etc. Firstly, the influential factors of electromagnetic absorption ability in materials and their relationship with morphology have been introduced briefly, then the synthesis methods, microwave absorption properties, and electromagnetic absorbing mechanisms of these composites in each morphology are discussed in detail. Moreover, the promising prospects of magnetism-based microwave absorbing composites with different morphologies are also proposed.

     

纳米SiC纤维改性短切碳纤维增强Si_3N_4陶瓷介电响应及吸波性能

以甲基三氯硅烷为原料,采用催化化学气相沉积(CCVD)工艺在短切碳纤维(C_(fd))表面制备了纳米SiC纤维(nano SiC_f)改性层,并采用凝胶注模-无压烧结工艺制备了nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料。使用矢量网络分析仪研究了nano SiC_f-C_(fd)和C_(fd)对Si_3N_4陶瓷在X波段(8.2~12.4GHz)的介电响应和吸波性能的影响。结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料的复介电常数和介电损耗角正切值(tanδ)均随纤维添加量增加而增大;相同纤维含量时,nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料的介电常数实部比C_(fd)/Si_3N_4复合材料有所降低,但损耗角正切升高。反射损耗结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料拥有更优的电磁波吸收效果。nano SiC_f-C_(fd)含量为2wt%、d=2.5mm时,出现最大吸收峰-14.95dB,反射损耗优于-5dB,波段频宽达3.5GHz。nano SiC_f界面改性能有效提高C_(fd)/Si_3N_4复合材料的吸波性能。     

壳-芯型复合陶瓷材料的制备及其电磁特性

为了提高吸波剂对电磁波的吸收性能, 采用溶胶-凝胶法制备了表面包覆有一定厚度的炭黑薄膜的钛酸钡复合粒子. 并利用XRD和TEM方法对其形貌结构进行了分析; 同时研究了复合粒子的导电性能、电磁参数以及对电磁波的吸收性能. 结果表明: 钛酸钡颗粒的直径在50～70nm之间, 包覆层厚度为10～20nm. 包覆工艺显著改善了材料的导电性能并提高了介电常数, 而且随着复合粒子在吸波材料基体中的含量不同, 对电磁波的吸收性能也有着不同的影响: 当吸收材料中复合粒子含量达到或超过20wt%时, 复合粒子明显改善了吸收材料对电磁波的吸收性能.     

A review on carbon/magnetic metal composites for microwave absorption

At present,developing high-efficiency microwave absorption materials with properties including light-weight,thin thickness,strong absorbing intensity and broad bandwidth is an urgent demand to solve the electromagnetic pollution issues.An ideal microwave absorber should have excellent dielectric and magnetic loss capabilities,thereby inducing attenuation and absorption of incident electromagnetic radiation.Recently,various carbon/magnetic metal composites have been developed and expected to become promising candidates for high-performance microwave absorbers.In this review,we introduce the mechanisms of microwave absorption and summarize the recent advances in carbon/magnetic metal composites.Preparation methods and microwave absorption properties of carbon/magnetic metal com-posites with different components,morphologies and microstructures are discussed in detail.Finally,the challenges and future prospects of carbon/magnetic metal absorbing materials are also proposed,which will be useful to develop high-performance microwave absorption materials.     

碳基材料吸波性能研究进展

随着雷达探测技术的迅猛发展和电磁波辐射污染的日益加剧,新型吸波材料的研究和开发成为各国研究的热点。单一吸收剂存在吸波频带窄和吸收强度低等缺点,无法满足新型吸波材料频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强的要求。碳材料具有密度低和吸波性能好等优点,通过与其他吸收剂的双组分、多组分复合,或对复合材料的微观结构进行设计,碳系复合材料表现出优异的吸波性能。简要介绍了吸波材料的工作机理,然后分别从炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯和其他碳系材料等5个方面综述了碳系材料在电磁波吸收中的应用和发展,归纳了碳系材料吸波性能的最新研究进展,最后提出了当前研究中存在的不足并明确了研究方向。     

钩针工艺之于活性碳纤维/环氧树脂电路屏吸波复合材料的设计

通过钩针工艺将活性碳纤维(ACF)和玻璃纤维(GF)混编,提高了频率选择性表面(FSS)的可设计性和复杂性,制备了ACF钩针结构单元电路屏碳纤维/环氧树脂(ACF/EP)复合材料。研究了不同编织结构和ACF质量分数对复合材料吸波性能的影响。结果表明:ACF质量分数为100%的4针枣形FSS的ACF/EP复合材料和质量分数为50%的16针枣形FSS复合材料的最大反射损耗(RL)可以达到-50dB以上,有效吸收带宽(RL-10dB)达10GHz以上。复杂的钩针设计使ACF/EP复合材料的多孔结构增多,有效吸收带宽变宽,4针枣形结构具有较多不规整孔径使吸波效果显著。适量的ACF质量分数结合编织结构有利于获得理想的CF/EP吸波复合材料。     

Microwave–material interaction phenomena: Heating mechanisms,challenges and opportunities in material processing

Efforts to use microwaves in material processing are gradually increasing. However, the phenomena associated with the processing are less understood; popular mechanisms such as dipolar heating and conduction heating have been mostly explored. The current paper reviews most of the significant phenomena that cause heating during microwave–material interaction and heat transfer during microwave energy absorption in materials. Mechanisms involved during interaction of microwave with characteristically different materials – metals, non-metals and composites (metal matrix composites, ceramic matrix composites and polymer matrix composites) have been discussed using suitable illustrations. It was observed that while microwave heating of metal based materials is due to the magnetic field based loss effects, dipolar loss and conduction loss are the phenomena associated with the electric field effects in microwave heating of non-metals. Challenges in processing of advanced materials, particularly composites have been identified from the available literature; further research directions with possible benefits have been highlighted.