低稀土含量的纳米复相α-Fe/Nd2Fe14B淬态合金微结构与微波电磁特性研究

对低稀土含量的Nd6Fe91B3合金进行熔体快淬处理,制备了由α-Fe相和少量的Nd2Fe14B相组成的纳米复相材料,并对其进行球磨处理25h。研究了快淬速度对淬态合金的相组成、微观结构、微波电磁性能的影响规律。研究结果表明,随着淬度的提高,淬态合金中高磁晶各向异性的Nd2Fe14B相逐渐减少,材料的自然共振频率向低频移动,但样品微波磁导率随淬速的提高而升高。淬速为40m/s的样品微波磁导率虚部在4.17GHz获得最大值μ"rmax=4.66,其实部在1.55GHz获得最大值μ’max=7.88。同时,低稀土含量的纳米复相α-Fe/Nd2Fe14B材料具有良好的微波电特性,其复介电常数在2GHz附近出现共振。由于磁损耗和电损耗共同作用,有利于该材料在GHz频段电磁波吸收材料中的应用。     

Nd2Fe14B／α-Fe复相材料微结构对微波复磁导率的影响

采用熔体快淬、晶化退火工艺及机械球磨方法制备了Nd2Fe14B／α-Fe纳米晶双相材料。研究了机械球磨工艺对材料的微结构、形貌和微波复磁导率的影响。结果表明：适当的机械球磨工艺可使材料粒度变细、变薄，晶粒细化，增强软、硬磁相晶粒间的交换耦合作用，提高其磁各向异性和饱和磁化强度，从而调节材料的共振吸收峰频率和微波复磁导率。球磨25h样品的复磁导率虚部μ’在3GHz达2．6，μ”在12GHz达1．2，μ”在30．5GHz达0．85，Nd2Fe14B／α-Fe纳米晶双相材料共振峰可控，不仅可应用于厘米波而且可应用于毫米波吸收材料的设计中。     

低稀土含量的纳米复相α-Fe/Nd2Fe14B淬态合金微结构与微波电磁特性研究

对低稀土含量的Nd6Fe91B3合金进行熔体快淬处理,制备了由a-Fe相和少量的Nd2Fe14B相组成的纳米复相材料,并对其进行球磨处理25 h.研究了快淬速度对淬态合金的相组成、微观结构、微波电磁性能的影响规律.研究结果表明,随着淬度的提高,淬态合金中高磁晶各向异性的Nd2Fe14B相逐渐减少,材料的自然共振频率向低频移动,但样品微波磁导率随淬速的提高而升高.淬速为40 m/s的样品微波磁导率虚部在4.17 GHz获得最大值μrmax=4.66,其实部在1.55 GHz获得最大值μmax =7.88.同时,低稀土含量的纳米复相α-Fe/Nd2Fe14B材料具有良好的微波电特性,其复介电常数在2 GHz附近出现共振.由于磁损耗和电损耗共同作用,有利于该材料在GHz频段电磁波吸收材料中的应用.     

随机分布Fe纳米线复合材料的吸波性能

在具有纳米级孔洞的多孔氧化铝模板上,用电沉积方法制备出α-Fe纳米线有序阵列组装膜.用10%NaOH将纳米线溶液解离,并使之与树脂混合均匀,制成随机分布Fe纳米线/绝缘体复合吸波材料,并对其吸波性能进行了研究.研究结果表明:随铁纳米线体积分数的提高,随机分布的Fe纳米线/绝缘体复合吸波材料的电磁参数也随之增大;用测试电磁参数计算了不同厚度的反射率,体积分数为25%随机分布的铁纳米线/绝缘体的复合吸波材料最佳吸收厚度为1.14 mm;在9.7 GHz时,反射率达-45 dB,小于-5 dB时,反射率带宽达到9 GHz;随铁纳米线/绝缘体的复合吸波材料厚度的增加,吸收峰位向低频移动;随铁纳米线体积分数的增加,其吸收率明显增大,同时最佳吸收厚度也减小.     

纳米铝膜等效介电常数和磁导率的有限元模拟

通过建立纳米铝膜/电介质复合材料的计算模型,用有限元软件Ansoft's HFSS TM模拟纳米铝膜/电介质复合结构的电磁散射参数(S参数),并利用S参数反演得到纳米金属Al膜的等效介电常数和磁导率.模拟和计算结果表明:在纳米金属膜/电介质复合结构中,反射率随薄膜厚度的增加而增加,透射率则随之减少;吸收率的峰位与薄膜厚度的变化没有关系,只与电介质厚度和介电常数有关;在X波段,随频率增加,薄膜等效介电常数实部逐渐增加,虚部逐渐减小;磁导率实部先出现振荡,后逐渐增加;虚部则先减小,后增加,再减小;薄膜厚度的变化对等效介电常数实部和磁导率影响不大,但对等效介电常数虚部的影响显著.     

Fe3O4/CNT复合材料的制备与吸波性能研究

为进一步优化材料的阻抗匹配,调节并提高材料的吸收性能,通过热溶剂法制备了不同CNT含量的Fe₃O₄/CNT材料。结果发现,当CNT添加量为50 mg(Fe₃O₄/CNT-50)时,样品在4.15 GHz,厚度为5.5 mm时的最佳损耗值可达-50.37 dB。当CNT添加量增加到70 mg(Fe₃O₄/CNT-70)时,样品的最佳损耗值降低为-29.44 dB,对应匹配厚度降低至2.5 mm,值得注意的是,此样品在匹配厚度为1.5 mm时,有效带宽进一步拓宽为3.83 GHz(13.75～17.58 GHz)。这些说明通过调节材料中介电材料(CNT)的含量,不仅可以调节材料的损耗值,还可以调节材料的微波吸收峰位和带宽,进而调整材料的整体吸波性能,得到满足特殊需求的微波吸收材料。     

La0.8Sr0.2 Mn1-yFeyO3微波电磁特性与损耗机制

用溶胶凝胶法制备La0.8Sr0.2Mn1-yFeyO3(y=0.10,0.12,0.14,0.16)样品,测试并分析该样品在2~18 GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率、损耗角正切及微波吸收系数与频率的关系,发现y=0.12,0.14时吸波的效果最好。样品厚度为2 mm、y为0.12时,有2个吸收峰,吸收峰值最高达22 dB,10 dB以上吸收频带宽度达6.2 GHz;厚度2.21 mm样品8 dB以上的吸收频宽达8.5 GHz。初步探讨了该材料的电磁损耗机理,电磁特性参数在频率为12.4 GHz位置发生阶跃式变化,在小于12.4 GHz频率范围以介电损耗为主,在大于12.4 GHz频率范围以磁损耗为主,这与Fe对Mn3 —O—Mn4 之间的影响有关。电导率测试表明在室温范围内电导在半导体范围内,有利于降低微波在氧化物表面的反射率。     

用于ETC系统的羰基铁粉二氧化钛复合吸波材料

将羰基铁粉和二氧化钛与橡胶混合,采用压延法制备了应用在工作频率为5.8GHz的电子不停车收费系统(ETC)中的吸波材料,运用矢量网络分析仪测试了材料的复磁导率与复介电常数在2.0~18.0GHz范围的频谱特性,并在微波暗室内测试了材料的反射率。结果表明,Fe与TiO2在7∶3质量比混合下性能最佳,实验探讨了样品厚度对材料吸波特性的影响,确定厚度在1.7mm时,材料吸收峰值位于ETC所工作的5.8GHz频率,实验测试了材料在电磁波从不同角度入射条件下的反射率,垂直入射情况下效果最佳,可达-30dB。     

Co3O4/Biomass-rGO异质结构纳米片的微波吸收性能

目的调节Co3O4纳米粒子的电磁匹配,以实现最佳的电磁波吸收性能,同时实现对轻质、强吸收、宽频带、小厚度电磁波吸收材料的追求。方法通过玉米秸秆制备生物质-rGO,采用水热法将生物质-rGO引入到Co3O4纳米粒子中制备具有异质结构的Co3O4/biomass-rGO纳米片。通过X射线衍射分析仪、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜测试,分别对Co3O4/biomass-rGO异质结构纳米片的组成、形貌以及结构进行表征,同时通过矢量网络分析仪测试分析生物质-rGO的引入对Co3O4/biomass-rGO异质结构纳米片吸波性能的影响。结果生物质-rGO的引入明显提高了Co3O4/biomass-rGO异质结构纳米片在2~18 GHz频率范围的电磁波吸收性能,不仅降低了有效吸收体厚度,同时还拓展了有效吸收频带宽度。在厚度为1.5 mm、频率为15.8 GHz时,达到–36.1 dB的最大反射损耗值。有效吸收频带宽度为15 GHz,在S、C、X、Ku波段均存在有效吸收,实现了在1.0~5.5 mm宽厚度范围内的全部有效吸收。结论通过引入生物质-rGO可以有效改善Co3O4的电磁匹配和介电损耗。     

多层吸波材料反射损失计算机模拟

设定了六种不同的吸波材料,它们具有不同的相对磁导率的实部（μ＇r）与虚部（μ＇＇r）以及不同的相对介电常数的实部（ε＇r）与虚部（ε＇＇r）.按照Kraus的传输线阻抗转换方程,迭代计算了厚度3mm,1～6层吸波涂层的反射损失在2～18GHz频率范围随频率的变化.计算结果表明,涂层排列方式对反射损失随频率的变化规律有很大影响.     

钙钛矿型锰氧化物La0.8Sr0.2MnO3的高频性能

采用溶胶-凝胶法制得La0.8Sr0.2MnO3氧化物多晶样品。通过XRD、SEM对样品的微观结构进行了分析,结果表明:所得样品为钙钛矿结构,样品的颗粒大小比较均匀,平均粒度约100nm。利用阻抗分析仪对样品的介电常数和磁导率的频谱(10MHz～1GHz和1MHz～1GHz)进行了研究。研究表明,在整个测试频率范围内,La0.8Sr0.2MnO3的介电常数实部和虚部随频率的升高而降低。La0.8Sr0.2MnO3的复磁导率的频谱谱线为典型的弛豫型谱线,磁导率实部在1MHz时为6.2,共振频率fr为50MHz,共振时虚部峰值为2.8;磁谱测试表明材料的弛豫损耗峰出现在频率f≤300MHz的频率范围内,在此频率区域引起损耗的机制主要是畴壁共振。     

CoNi/g-C3N4/GQDs纳米胶囊的宽频电磁波吸收调制

通过两步法制备了CoNi/g-C₃N₄/GQDs三元复合纳米胶囊,利用XRD、SEM、FT-IR对其物相组成和微观形貌进行了详细表征,并对材料在1~18 GHz的微波电磁参数和吸波性能进行了测试和分析。结果表明,类海胆状的CoNi颗粒可以保证其复磁导率在较高水平,同时g-C₃N₄和GQDs在CoNi核心表面的复合可以通过界面偶极和本征偶极的互补性调控,调制微波介电特性和损耗。在L-Ku频段范围内,CoNi/g-C₃N₄/GQDs三元纳米胶囊通过介电调制的方式,极大地改善了电磁阻抗,获得了宽频吸收效果和吸波性能增强,在f=12.94 GHz和d=2.4 mm时,复合材料的反射损耗(RL)最小值达到-33.45 dB,当材料厚度为2.6 mm时,有效吸收频宽(RL<-10 dB)达到3.5 GHz。     

Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料中软磁相晶粒尺寸及其含量的确定

在前人对Nd₂Fe₁₄B/α-Fe永磁材料中软磁相晶粒尺寸及其含量的实验结果和分析的基础上,通过建立简单模型进一步证明并相对精确的计算了双相纳米复合永磁材料中软磁相晶粒尺寸及软磁相的含量范围。综合分析得出Nd₂Fe₁₄B/α-Fe永磁材料获得最优磁性能时的软磁相尺寸~8nm,软磁相含量~40%。该数据为FePt / Fe₃O₄和Sm₂Fe₁₇N₃/α-Fe等其它双相纳米复合永磁材料最有磁性能对晶粒尺寸及其含量的要求在理论上奠定了基础。     

不同形貌羰基铁的复合对电磁特性及吸波性能的影响

目的增强羰基铁的低频吸波性能,掌握吸收峰频率的调控方法。方法将球形羰基铁与片状羰基铁混合,制作复合材料。通过扫描电子显微镜对两种羰基铁的微观形貌进行分析。通过矢量网络分析仪测量5种质量配比下(3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)羰基铁复合材料的复介电常数和复磁导率,分析不同形貌羰基铁的复合对电磁特性的影响。同时分析不同配比羰基铁复合材料的吸波性能。结果随着球形羰基铁加入比例的提高,复合材料的复介电常数实部和虚部均逐步下降。羰基铁复合材料的复磁导率实部整体变化不大,虚部呈下降趋势。当片状羰基铁和球形羰基铁质量比为1∶2时,在3.08 GHz处最大吸波性能为20.2 dB,有效吸波带宽(反射率损耗不大于8 dB)为2.43 GHz。结论球形羰基铁的加入可以有效调控复合材料的吸收峰在低频范围内定向移动,增强1~4 GHz范围内的低频吸波强度,扩宽有效吸波带宽。球形羰基铁的加入,降低了片状羰基铁的介电常数,复合材料的电磁阻抗匹配条件得到优化,电磁损耗耦合效应增强,从而提升了该复合材料的吸波性能。     

球磨时间对Fe-Si-Al合金粉末性能的影响

对于磁性粉末颗粒来说,片状化程度一般用宽厚比来衡量,宽厚比的提高可以突破Snoke极限,合金粉末在高频下具有更好的电磁特性,从而使得磁性物质具有更大的吸收频宽。在湿磨条件下研究了球磨时间对Fe-Si-Al软磁合金粉末的粒度、形貌、电磁参数及电磁损耗的影响,并对X波段电磁波的反射损耗值进行了模拟计算。结果表明:随着球磨时间延长,粉末细化,宽厚比提高,扁平化程度提高;球磨后的介电常数虚部、磁导率虚部和原始粉末相比均有所提高,说明随着球磨时间的改变合金粉末的电磁参数得到优化;当球磨时间为10 h,材料厚度为2.4 mm时,在10.25 GHz处有最低吸收值-38.39 d B。     

掺镍Fe_3Si合金介电性能的第一性原理计算及其电磁特性分析

采用基于密度泛函理论的赝势平面波法,研究了Ni元素对Fe_3Si合金电子结构及介电性能的影响。计算结果表明:添加Ni元素后体系金属性增强,电导率增大。Ni元素使体系的介电常数实部和虚部在高频段显著提高,并具有展宽吸收频带所期望的频响特性。利用机械球磨和真空退火方法制备了Fe_(75)Si_(25)和Fe_(71.875)Ni_(3.125)Si_(25)合金粉末,测试了试样在2～18 GHz的微波介电常数和磁导率。实验结果表明:添加Ni元素后,合金体系的磁导率和介电常数都增大,且两者的虚部增大更加显著,尤其在10.6 GHz处介电常数虚部峰值达1.31,较Fe_(75)Si_(25)合金粉末高1.11,进一步验证了理论计算结果,并讨论了微波损耗机制。     

离子取代镍基铁氧体的性能及吸波涂层优化设计

在同等实验条件下,以镍铁氧体为基体,通过溶胶-凝胶法,制备二元镍基复合铁氧体Ni0.5A0.5Fe2O4(A=Zn,Co,Mn,Cu)。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪对粉末的结构及电磁性能进行表征并对其吸波性能进行优化设计。结果表明:4种离子取代后均能形成在室温条件下具有超顺磁性的纯净镍基铁氧体粉末。离子取代使铁氧体样品的复介电常数实部ε′增大,虚部ε″在2~6 GHz和13~18 GHz变小,在6~13 GHz增大。Zn2+、Mn2+、Cu2+3种离子取代样品与未进行离子取代的NiFe2O4相比,其复磁导率实部μ′变化不大,而Co2+离子取代样品的μ′整体要大于其他几种离子取代样品及未取代样品的μ′;在2~11 GHz进行Zn2+、Co2+、Mn2+3种离子取代样品的虚部μ″变大,且以Ni0.5Zn0.5Fe2O4的最大,Cu2+取代样品的虚部μ″与未取代样品的虚部μ″相比变化不大。利用传输线理论优化设计时发现,Co2+取代后的复合铁氧体没有匹配点,Zn2+取代后的复合铁氧体匹配效果最好,在最佳匹配厚度为5.63 mm时,其最小反射率峰值为-36.26 dB,小于-10 dB的频宽可达4.7 GHz。     

脲醛树脂包覆对片状羰基铁粉电磁吸波性能的影响

目的 提高片状羰基铁粉（FCI）的吸波性能。方法 采用原位聚合法制备脲醛树脂（UF）包覆片状羰基铁粉核壳复合粒子。通过透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）分别对试验前后样品的微观形貌和物相组分进行表征。采用矢量网络分析仪对处理前后片状羰基铁粉在0.5～18 GHz频率范围内的电磁参数进行测试,基于传输线理论对其反射损耗曲线进行拟合分析。结果 微观形貌及X射线衍射谱结果表明,成功合成了脲醛树脂包覆片状羰基铁粉复合粒子（FCI@UF）。对测得的电磁参数进行分析,与原始片状羰基铁粉相比,包覆后铁粉介电常数和磁导率的实部、虚部均呈下降趋势,电磁波衰减能力减弱,与空气的阻抗匹配能力增强。反射损耗曲线图中,包覆后铁粉能有效吸收频带变宽（以反射损耗小于-10dB的带宽作为有效吸收频带）,由3.15 GHz变为4.38 GHz,在13.84 GHz时有最小反射损耗（-20.64 dB）,最小反射损耗向高频移动,最小值降低率达41.38%。结论 使用脲醛树脂对片状羰基铁粉进行包覆,制备了综合吸波性能更具优势的FCI@UF复合粒子,有效提高了片状羰基铁粉的吸波性能。     

平面各向异性羰基铁/ 铁氧体复合吸波材料的设计

研究了平面各向异性羰基铁/ 石蜡、铁氧体/ 石蜡同轴样品的介电常数与磁导率频谱特性,制备了平面各向异性羰基铁与铁氧体不同配比的石蜡同轴样品,并测试了样品的电磁频谱,发现以适当配比对二者进行复合后,可以发挥各自的优点。以环氧树脂-聚酰胺固化剂体系为基,按铁氧体和平面各向异性羰基铁的体积分数均为10%制备了厚1. 3 mm 的单层平板吸波材料,测试了其在8 ~18 GHz 频段内的反射损耗曲线,其最小反射值达到了-19. 7 dB,小于-10 dB 的带宽达到8 GHz。     

基于CNTs/PLA的多层宽频超材料吸波结构设计与优化

目的 解决传统超材料吸波结构密度大以及对入射角度敏感的问题。方法 采用机械搅拌法和熔融共混法制备碳纳米管/聚乳酸（CNTs/PLA）复合吸波材料，通过CST电磁仿真软件开展多层超材料吸波结构设计，利用熔融沉积3D打印制备了设计的超材料吸波结构。通过扫描电子显微镜、矢量网络分析仪对制备材料和设计结构的微观形貌和电磁特性进行表征分析。结果 在机械搅拌和熔融共混的共同作用下，碳纳米管在聚乳酸中分布均匀。碳纳米管含量为10%时，复合材料的综合性能达到最佳。当其厚度为1.7 mm时，有效带宽达到最大为3.9 GHz；当厚度为3.2 mm时，反射率达到最低值约为–53.1 dB。设计的多层超材料吸波结构均具有极佳的宽频吸波特性；当R=11 mm时，圆形多层超材料结构的吸波性能最佳，反射率最低值为–53.9 dB，有效带宽为33.1 GHz，而平均反射率为–17.1 dB。此外对于TE极化的电磁波入射角在0°～60°范围内，而对于TM极化电磁波在入射角0°～70°范围内，圆形多层超材料结构具有宽角域吸波性能。结论 将碳纳米管与聚乳酸复合，在此基础上开展多层超材料结构设计，通过微观复合材料和宏观结构设...