铁氧体复合吸波材料研究新进展
新型吸波材料研究进展

Ab s t r a c t Th i s p a p e r s umma r i z e s t h e c u r r e n t s i t u a t i o n o f t h e d e v e l o pme n t o f wa v e — a bs o r bi ng ma t e ia r l s . And t h e n o v e l wa v e— a b s o r bi n g ma t e r i a l s a r e l a i d a s t r o n g e mp h a s i s ,whi c h r e q ui r e s l i g h t ,t hi n,br o a d- ba n d a n d s t r o n g ma t e r i — a l s ,s uc h a s na n o — ma t e r i a l s a n d t h e l e f t — ha n d e d ma t e ia r l s . Mo r e o v e r ,t h e d e v e l o p i n g t r e n d o n n o v e l wa v e — a b s o r bi ng ma t e r i a l s i s p r o s p e c t e d .F u r t he r mo r e,s o me s u g g e s t i o n s h a v e b e e n p r o v i d e d f o r t h e d e v e l o p me n t o f t h e no v e l wa v e — a b— s o r b i n g ma t e r i a l s i n t h e f u t u r e . Ke y wo r d s S t e a l t h ma t e ia r l ,No v e l t y a b s o r b i n g ma t e r i a l ,Na n o ma t e r i a l ,L e t- f h a n de d ma t e ia r l
吸波材料的研究进展

吸波材料的研究进展摘要:吸波材料的研究是隐身技术发展的关键,吸波剂的好坏对于吸波材料的性能有很大的影响。
本文在对吸波材料以及其吸波原理进行介绍的基础上,大体阐述了有关吸波材料的研究进展,通过对几种常用的微波吸波剂的介绍,提出了未来吸波材料的发展将向着”薄、轻、宽、强”和耐腐蚀性等方面进行研究。
关键词:吸波材料吸波材料分类研究进展一、吸波材料的简介吸波材料是指能将投射在它表面的电磁波能量吸收并通过材料介质损耗转变为热能等其他形式的能量的一类材料,一般由基体材料(或粘结剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。
在工程上应用的吸波材料不仅在较宽频带内对电磁波的吸收率较高,还应该具备质量轻、耐高温、耐潮湿、抗化学腐蚀等特性。
一般情况下,吸波材料需要最大限度地使入射电磁波进入到吸波材料内部,从而减少电磁波的直接反射,即要求材料满足阻抗匹配;并且进入材料内的电磁波能迅速地被全部衰减掉,即要求材料满足衰减匹配[1]。
二、吸波材料的分类目前吸波材料分类较多,分类方法也有多种,现大致分为以下四种。
1.按材料成型工艺和承载能力,可分为涂型吸波材料和结构型吸波材料前者是将混合后的吸收剂(金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等)与粘合剂涂覆于目标表面形成吸波涂层,其具有操作方便,吸波性能好、工艺简单和容易调节等优点,广泛受到世界各国的重视。
后者是具有承载和吸波的双重功能通常将吸收剂分散在层状结构材料中,或是采用强度高、透波性能好的高聚物复合材料(如玻璃钢、芳纶纤维复合材料等)为面板,蜂窝状、波纹体或角锥体为夹芯的复合结构。
2.按吸波原理,吸波材料又可分为吸收型和干涉型两类吸收型吸波材料通过本身对雷达波进行吸收损耗可分为复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变/宽频0吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体三种基本类型;干涉型吸波材料则是利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等相位相反进行干涉相消,这类材料的缺点是吸收频带较窄。
3.按材料的损耗机理,吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型三大类碳化硅石墨等属于电阻型吸波材料,电磁能主要衰减在材料电阻上;电介质型吸波材料的机理为介质极化驰豫损耗,如钛酸钡之类;铁氧体、羟基铁等属于磁介质型吸波材料,它的损耗机理主要是铁磁共振吸收。
铁氧体吸波材料研究进展

铁氧体吸波材料的研究进展物理科学与技术学院凝聚态物理罗衡102211013摘要:铁氧体吸波材料是既具有磁吸收的磁介质又具有电吸收的电介质,是性能极佳的一类吸波材料。
本文对铁氧体吸波材料的工作原理、研究进展作了系统的介绍,并指出了铁氧体吸波材料的发展趋势。
关键词:铁氧体吸波材料研究进展0 引言近年来,随着电磁技术的快速发展,电磁波辐射也越来越多的充斥于我们的生活空间,电磁波辐射已成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。
如电磁波辐射产生的电磁干扰(EMI)不仅会影响各种电子设备的正常运行,而且对身体健康也有危害。
在军事高科技领域,随着世界各国防御体系的探测、跟踪、攻击能力越来越强,陆,海、空各军兵种军事目标的生存力,突防能力日益受到严重威胁;作为提高武器系统生存、突防,尤其是纵深打击能力的有效手段之一的隐身技术,正逐渐成为集陆、海、空、天、电、磁五位一体之立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术手段。
目前一般采用的手段是利用电磁屏蔽材料的技术,来进行抗电磁干扰和电磁兼容设计,但是屏蔽材料对电磁波有反射作用,可能造成二次电磁辐射污染和干扰,所以最好的解决办法是采用吸波材料技术,因为吸波材料可以将投射到它表面的电磁波能量吸收,并使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量消耗而不反射[1-3]。
用于隐身技术的雷达吸波材料已达十几种之多,与透波材料相比,吸波材料研究得更为成熟,其中应用较广的几类吸波材料有铁氧体、金属微粉、纳米吸波材料、导电高聚物和铁电吸波材料等。
在众多吸波材料中,磁性吸波材料具有明显优势,而且将是主要的研究对象。
磁性吸波材料主要包括铁氧体、超细金属粉、多晶铁纤维等几类。
其中金属吸收剂具有使用温度高、饱和磁化强度和磁损耗能力大等特点,但也存在一些自身的缺点:如频率展宽有一定难度,这主要是由于其磁损耗不够大,磁导率随频率的升高而降低比较慢的缘故;化学稳定性差;耐腐蚀性能不如铁氧体等[4];而对于铁氧体来说,除了具有吸收强、吸收频带宽、成本低廉、制备工艺简单等优点外,还因为具有较好的频率特性(其相对磁导率较大,而相对介电常较小),更适合制作匹配层,相对于高介电常数高磁导率的金属粉,在低频率拓宽频带方面,更具有良好的应用前景[5-8]。
吸波超材料研究进展

吸波超材料研究进展一、本文概述随着现代科技的不断进步,电磁波在通信、雷达、军事等领域的应用日益广泛,然而,电磁波的散射和干扰问题也随之凸显出来。
为了有效地解决这一问题,吸波超材料应运而生。
吸波超材料作为一种具有特殊电磁性能的人工复合材料,能够实现对电磁波的高效吸收,因此在隐身技术、电磁兼容、电磁防护等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在综述吸波超材料的研究进展,包括其基本原理、设计方法、制备工艺以及应用现状等方面。
将介绍吸波超材料的基本概念和电磁特性,阐述其吸波原理及影响因素。
然后,将综述近年来吸波超材料在结构设计、材料选择以及性能优化等方面的研究成果。
接着,将讨论吸波超材料的制备方法,包括传统的物理法和化学法以及新兴的3D打印技术等。
将展望吸波超材料在未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的综述,读者可以对吸波超材料的研究现状有全面的了解,并为进一步的研究和开发提供有益的参考。
二、吸波超材料的基本原理吸波超材料,作为一种人工设计的复合材料,其基本原理主要基于电磁波的干涉、散射、吸收和转换等物理过程。
吸波超材料通过特定的结构设计,能够有效地调控电磁波的传播行为,从而实现高效的电磁波吸收。
吸波超材料的设计往往采用亚波长结构,这种结构可以在微观尺度上调控电磁波的传播路径,使得电磁波在材料内部发生多次反射和干涉,从而增加电磁波与材料的相互作用时间,提高电磁波的吸收效率。
吸波超材料通常具有负的介电常数和负的磁导率,这使得电磁波在材料内部传播时,会经历与常规材料不同的物理过程。
当电磁波进入吸波超材料时,由于介电常数和磁导率的负值特性,电磁波的传播方向会受到调控,从而实现电磁波的高效吸收。
吸波超材料还可以通过引入损耗机制,如电阻损耗、介电损耗和磁损耗等,将电磁波的能量转化为其他形式的能量,如热能,从而实现电磁波的衰减和吸收。
这种损耗机制的设计对于提高吸波超材料的吸收性能至关重要。
吸波超材料的基本原理是通过调控电磁波的传播路径、改变电磁波的传播方向以及引入损耗机制,实现电磁波的高效吸收。
基于铁氧体和碳纤维的双层复合材料吸波性能研究

性能指标。相较于单 一 的吸波材 料 , 吸波 纤维及 其复合材料具有 相 当的优势 , 也是 未来 吸波材 料 的发展方向之一… 。铁氧体 吸波材料一直是研究
到一定量 的柠檬 酸水溶 液 中至 全部 溶解 , 滴入氨 水调节溶液 p H至 中性。将上述 溶液置于 8 ℃水 O 浴中恒温一定 的时 间制得溶胶 , 溶胶 转入烘 箱 将 中,O  ̄ 下恒温干 燥 , I0C 得到一 定粘 度 和流动性 的 透明凝胶。将凝胶 置于马弗 炉 中采用 “ 两步热 处 理法” 升温烧结 , 即先将凝 胶在 4 0 时预烧 3Βιβλιοθήκη , 5℃ h 1 引 言
吸波材 料作 为 一 种重 要 的军 事 隐身 功 能 材
氧体 B C :e O,按化学计量 比称取一定量的 B aoF 。 :, a
( O ) 、e N 339 2 和 C ( O )6 2 加 入 N 3 2F ( O ) ・H O o N 3 -H O,
料, 是隐身材料 中研究最 多 , 发展最快 的材料。随 着现代 战争 对 武 器 装 备 隐身 要 求 的不 断 提 高 ,
使用溶胶凝 胶法分别 制备 了 M 型 和 w 型六角 铁 氧体粉末 , 并制备 了铁 氧体一 碳纤 维环氧树脂基 复 合材料。用波 导法测 量 了这些 复合 材料在 K u波
段 的电磁参数 , 计算 了它们各 自的反射 率。根 据 测量的复合材料 电磁参 数设计 了双 层 吸波材料 , 计算了不同组成 的双层 吸波材 料 的反射率 , 到 得 吸波性能更加优 良的复合材料 。
较多且 比较成熟的吸波材料 。 , J但单纯使用铁氧
体吸波材料还存 在许 多应用 的实 际问题 , 如铁 氧
铁氧体复合吸波材料研究新进展

术、 激光隐 身技 术 和声 波 隐 身技 术 , 中雷 达 隐身 占 6 以 其 O 上l , 】 因而雷达波隐身技术是当前 隐身技术研究的重点 。 ]
表 1 磁 铅 石 型铁 氧体 的 晶体 结 构
Ta l Cr s a tu t r f a n t- lmb t y e f r i be1 y t l r c u eo g e o p u i t p e rt s m e e
目前隐身技术 主要依靠 各种 隐身 涂料 、 散射或损耗 雷达波
以达到隐身的 目的。按 涂料 隐身原理 , 雷达 隐身涂料 又可分为
透 波 材料 和 吸 波 材 料 ( sr i tr 1_ , 目的 都 是 最 大 Abobn maei ) ]其 g a 2
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Th ee rh h tp t n h e s rg e so tat tr l r to u e n ldn ert , er sac o s o dt en wetp o rs f e l maei saei rd cd,icu igfri a s h a n e
L o o g,LIQioig IBa d n a l ,ZHANG n u,Z n Cu r i HAO ig in Jn xa
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26 ・ 2
材料 导报
20 年 1 08 2月第 2 卷 专辑 Ⅻ 2
铁 氧体 复 合 吸波材 料研 究 新进 展
李保 东, 李巧玲 , 张存瑞 , 赵静 贤
吸波材料现状和应用整理超

吸波材料现状和应用整理超吸波材料是一种能够吸收入射电磁波能量的材料,广泛应用于电子、通信、雷达、医疗等领域。
下面将对吸波材料的现状和应用进行整理。
一、吸波材料的现状:1.传统吸波材料:传统吸波材料主要包括铁氧体吸波材料、碳基吸波材料和金属粉末吸波材料。
铁氧体吸波材料具有良好的吸波特性,但存在成本高、重量大的缺点。
碳基吸波材料在低频和高频段有较好的吸波性能,但在中频段表现一般。
金属粉末吸波材料具有宽频带吸波特性,但其吸波效果受到金属粉末颗粒尺寸和分布的影响。
2.新型吸波材料:近年来,随着纳米技术和复合材料技术的发展,新型吸波材料不断涌现。
例如,石墨烯、纳米颗粒、纳米线等材料的引入,使得吸波材料具备了更好的吸波性能和适应性。
此外,还有基于多孔介质和微波介质等新型吸波材料不断得到应用。
二、吸波材料的应用:1.电子和通信领域:吸波材料在电子和通信领域中广泛应用。
例如,在手机、电视、电脑等电子产品中,吸波材料可以减少电磁波对周围环境和其他电子设备的干扰。
在通信设施中,吸波材料可以减少因电磁波反射和散射引起的信号衰减和干扰,提高通信的稳定性和可靠性。
2.雷达领域:吸波材料在雷达系统中起到重要作用。
吸波材料可以减少雷达系统的回波信号,提高雷达系统的探测精度和隐形性能。
吸波材料在雷达系统中的应用包括雷达天线的吸波包覆、飞机和船只的外壳吸波涂层等。
3.医疗领域:吸波材料在医疗领域中也有应用。
例如,医学成像设备中的吸波材料可以减少周围环境的干扰,提高图像质量;医用射频治疗中的吸波材料可以减少射频波的反射和散射,增强治疗效果。
4.军事领域:吸波材料在军事领域中是一种重要的隐身材料。
吸波材料可以减少战机、舰船等装备的雷达反射截面,提高敌方雷达探测的难度和战略优势。
吸波材料在军事领域中的应用包括隐身战机的外表面吸波涂层、导弹的吸波翼盒等。
综上所述,吸波材料在各个领域的应用越来越广泛。
随着科技的不断发展,吸波材料的性能和适应性也在不断提高。
铁氧体吸波材料吸波性能影响因素研究进展

力的 目的【 l J 。其中,铁氧体类吸波材料由于既有亚 铁磁性又有介 电特性, 因而兼具磁性和介电两种材
众所周 知 ,材料 的性能 主要 取 决于它 的化 学成 分和 制备 工艺 ,这两者 直接 影响 着材 料 的微观 结构
和相组成。材料的组织结构对吸波性能有着较大影
响。铁氧 体 的吸波性 能与化 学 组 分 、制备 工艺 、粒 子 尺寸 、 应用频 率等密切 相关L 5 j 。 目前 , 铁氧 体粒径 、
形貌、 晶型等 对吸波 性能 的影 响 已有 大量研 究 】 ,
但 综合 起来 探 讨吸 波性 能 与铁 氧 体 的组 织 结构 ( 包 括 粒径 、相 组 成 、形貌 、晶体 结 构 )的关 系 鲜有 报 道 ,且吸 波机 理 的研 究还 很欠 缺 。研 究铁 氧 体 的组 织结构 对 吸波性 能的影 响 , 对 于提 高铁 氧 体 吸波 性 能 ,指 导铁氧 体 吸波材 料 的研 究 工 作 意义 重 大 。本 文 就近 期 关 于 铁 氧 体 吸 波 材 料 的 吸 波 性 能 与其 粒 径 、形貌 、相组 成等 的关系 方 面 的研 究进 行 综 合分 析, 探 究铁 氧 体材料 的组织 结 构对 其 吸波 性 能的影
Ke y wo r d :f e r r i t e ; a b s o r b i n g ma t e r i a l s : a b s o r b i n g p r o p e r t y
1引言
随着现代电磁技术的不断发展, 电磁干扰对军
事安 全和 民用 电子信 息领 域 的影响越 来越 严重 , 高 性 能 吸波 与 防 护 材料 已经 成 为 了 当前 电磁 材 料领 域研 制和 开 发 的重 点之 一 。 吸波 材料 作为一 种重 要 的 军事 功能材 料 ,其 作用是 减少 或消 除雷达 、红外 线 等对 目标 的探 测 , 以达 到战场 隐身 提高 自身 生存
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铁氧体复合吸波材料研究新进展随着现代精确制导武器迅速发展,使得各种武器的命中率提高了1~2个数量级,给武器的生存造成了极大的威胁,因此武器的隐身势在必行。
隐身技术(stealth technology)作为提高武器系统生存和突防能力,提高武器装备隐身能力,提高总体作战效能的有效手段,受到世界各军事大国的高度重视,与激光武器、巡航导弹被称为军事科学上最新的三大技术成就[1]。
1. 隐身技术及材料概述现代隐身技术是指综合利用流体动力学、材料学、电子学、光学、声学等领域的先进技术,在一定范围内降低目标的可探测信息特征,从而使敌方探测系统不易发现、跟踪和攻击,减小目标被敌方信号探测设备发现概率的综合性技术。
按目标特征分类,可分为可见光隐身技术、雷达或微波隐身技术、红外隐身技术、激光隐身技术和声波隐身技术,其中雷达隐身占60%以上[1],因而雷达波隐身技术是当前隐身技术研究的重点。
目前隐身技术主要依靠各种隐身涂料,散射或损耗雷达波以达到隐身的目的。
按涂料隐身原理,雷达隐身涂料又可分为透波材料和吸波材料(Absorbing Material) [2],其目的都是最大限度地减少或消除雷达对目标的探测特征。
透波材料由一些非金属材料和绝缘材料组成,是一种对电磁波很少发生作用或不发生作用而对其保持透明状态的非金属类复合材料,其导电率要比金属材料低得多。
因此当雷达发射的电磁波碰到复合材料时,难以感应生成电磁流和建立起电磁场,所以向雷达二次辐射能量少。
吸波材料则吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量消耗而不反射。
目前用于材料隐身的雷达吸波材料已达十几种之多,与透波材料相比,吸波材料研究得更为成熟。
应用较多的吸波材料有铁氧体、金属微粉、导电高聚物、铁电吸波材料及纳米吸波材料。
2 铁氧体吸波材料研究把铁氧体作为微波吸收材料始于20世纪40年代初期,是研究较多而且比较成熟的吸波材料。
按晶体结构分主要有尖晶石型、磁铅石型和石榴石型三大类,目前,应用于吸波涂料的主要是前两类。
其中又以六角晶系磁铅石型吸波材料的性能最好。
这是因为六角晶系磁铅石型铁氧体具有片状结构,而片状是吸收剂的最佳形状;其次是它具有较高的磁性各向异性等效场,因而有较高的自然共振频率。
磁铅石型铁氧体属于六角晶系,共有六种相似结构的六角晶系铁氧体[3],分别为M、W、X、Y、Z、和U型。
如表1所示。
表1 磁铅石型铁氧体的晶体结构Table 1 Crystal structure of magneto-plumbite type ferrite符号分子式晶胞结构氧密集层M AFe12O19(B1S4)210W AMe2Fe16O27(B1S6)214X A2Me2Fe23O46(B1S4 B1S6)336Y A2Me2Fe12O22(B2S4)318Z A3Me2Fe24O41(B2S4B1S4)222U A4Me2Fe36O60(B4S2 B1S4 B1S4)248 (其中A= Ba、Sr、Pb等,Me=Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Mg等)铁氧体作为吸波材料的损耗机理主要在于其磁性能:其内部存在着自发极化的小区域—磁畴。
在未加外加磁场磁化的铁磁体中磁畴取向杂乱,它们在宏观上并不显示磁性。
当磁体处于外加磁场作用下时,畴壁会发生移动,转向外加磁场方向的磁畴增加,最终整体将成为一个磁畴,达到饱和状态。
磁性介质在交变磁场的作用下产生能量损耗的机制有[4]:(1)磁滞损耗:磁通密度变化时,材料会吸收能量,外加磁场每走完一个循环,材料吸收能量等于磁滞回线的面积。
产生磁滞损耗的内在机理为畴壁的非可逆移动。
(2)涡流损耗:当导体中通过的磁通量随时间变化时,导体内部就会有涡流产生,因而产生涡流损耗。
(3)剩磁效应:磁体中磁通密度的变化比外加磁场要滞后一个相位角,外加磁场变化为零,磁体中的磁通密度却不为零,产生了剩磁,若要使磁通密度变为零,须外加反向的磁场,这个消除剩磁的过程会消耗磁场的能量。
(4)磁共振:磁体中磁偶子以固有频率振动,若外加磁场与其频率相同,将引起磁共振,从而导致材料对电磁波的强烈吸收。
铁氧体吸波材料具有吸收强、频带较宽及成本低的特点,但也存在密度大、高温特性差等缺点,复合材料的研究成为材料科学与工程领域的研究热点。
如铁氧体与羰基铁粉、铁粉、镍粉、铁电材料、导电高聚物、碳化硅等形成复合吸波材料[5-6]。
下面就铁氧体吸波材料的研究热点的最新进展作简要介绍。
2.1 纳米铁氧体吸波材料由于纳米吸波材料一方面由于纳米粒子尺寸远小于雷达波长,纳米材料对此范围的波透过率比一般材料要强得多,这大大减少了波的反射率,使得雷达接收到的反射信号微弱,从而达到隐身的目的[7];另一方面,纳米粒子的比表面积比常规粉体大3~4个数量级,对电磁波的吸收率也比一般材料大得多,这就使得雷达得到的反射信号强度大大降低,很难被发现。
文献8等人采用硬脂酸凝胶法制备BaCo-U型纳米晶粉末,并且随热处理温度提高,粉末形状由球形变为立方体。
所制得的纳米晶尺寸为80nm时矫顽力达到最大值,接着会随着颗粒尺寸减小而显著下降,是由铁磁粉单畴颗粒内部的分布杂乱无章引起超顺磁性导致。
文献9采用水热法制备了粒径为6-16nm的Mn-Zn铁氧体纳米颗粒,并对产物进行多种表征。
结果表明:锰锌铁氧体的居里温度随着锌的含量的增加而单调降低,磁化强度先随着锌的含量增加而增大,当锌相对含量>0.6时,磁化强度随着锌含量的增加而减小。
同时测量Mn-Zn铁氧体的饱和磁化强度并计算磁矩,其值为1.01×10-19A·m2。
文献10采用化学共沉淀法,通过正交试验确定了最佳合成方法。
同时利用多种仪器进行表征,表明制备的样品为尖晶石结构,平均粒径7.7nm,大小均匀,比饱和磁强度为65.7563 Am2/kg,具有良好的超顺磁性。
2.2 掺杂铁氧体研究在表1中Me可有Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Mg等元素取代,同时大多数稀土元素具有较强的磁晶各向异性和高的饱和磁化强度,是纳米复合铁氧体吸收剂的重要添加剂之一。
离子取代能够改变铁氧体材料的结构,从而改变其磁晶各向异性场和比饱和磁化强度,以达到调整铁氧体微波吸收性能的目的。
而少量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,并明显提高样品的高频弛豫特征,同时减小复介电常数,以利于阻抗匹配[11]。
文献12通过传统陶瓷法制备出一系列掺杂(元素Zn及Mg)W型铁氧体,并研究温度和成分对样品微观结构和磁性的影响。
在温度范围为300K-800K内对样品进行检测,发现:由于Zn2+和Mg2+离子在晶格内的分布状态不同,导致磁化率随着温度改变而变化,同时有效磁矩出现不规则现象。
文献13采用溶胶凝胶法合成掺杂稀土La3+的磁铅石型Z型铁氧体,确定了稀土六方铁氧体Ba3-x La x Co2Fe24O41中La3+的最大掺杂摩尔分数,并对其电磁特性及吸波特性进行了表征。
结果表明:稀土La3+的最大掺杂摩尔分数X为0.30,实验发现随着La3+的加入,降低了Co2Z铁氧体的磁化强度和矫顽力,改善了材料的磁性;在2.0~10.0GHz的频率范围内,吸波性能随着La3+量的增加而提高。
文献14利用共沉淀法制备Ba(MnZn)0.3Co1.4R0.01Fe15.99O27铁氧体,并研究稀土元素镝(Dy)、钕(Nd)和镨(Pr)掺杂对微波特性的影响,结果表明:微量稀土元素能够取代Fe3+和调整微波电磁参数。
自然共振频率向高宽频移动,同时减小复介电常数。
Dy掺杂铁氧体复合体有优良的微波吸收特性。
用数值计算模拟方法得到铁氧体的反射率曲线:当反射衰减为-10dB时,频率始于9.9GHz,且带宽远远大于8.16GHz,同时在匹配厚度为2.1mm时出现吸收峰值达-51.92dB。
文献15在Ni-Zn铁氧体中掺杂少量镧和镓的氧化物,制备出复合体Ni0.5Zn0.5Fe2-x R x O4(R=La或Ga,x=0~0.04),结果发现:随着R3+取代部分Fe3+,铁氧体的晶格常数增加,相应的铁氧体密度降低,并导致其电阻率升高。
在1~300MHz的范围内,随着稀土元素的加入量不断增加,磁导率的实部减小,但磁损耗角正切tgδm仍下降,这主要是由于电阻率的升高,导致Ni-Zn稀土铁氧体的涡流损耗减少。
2.3 铁氧体与铁电材料复合利用铁电材料具有的较大的电滞损耗,铁磁材料具有较大磁滞损耗的特点,将两者复合,使其兼具两种材料的损耗特点,有望获得具有较大电磁波吸收能力,同时可实现阻抗匹配的新型材料。
文献16利用sol-gel法并通过原位复合制备具有铁电性能的PbTiO3与NiFe2O4和PbFe12O19多相复合体系陶瓷粉体。
表明在700℃时可控制形成纯铁电(PbTiO3)/铁磁(NiFe2O4)两相复合体系,在750℃以上则形成铁电(PbTiO3) /铁磁(NiFe2O4和PbFe12O19)三相复合体系。
热处理温度对多相复合体系晶相的形成和生长产生关键性作用。
文献17制备并表征磁电复合材料0.5BaTiO3/0.5Ni0.5Zn0.5Fe2O4。
利用下面两种方法制备双相陶瓷:(1)将两种粉体BaTiO3与Ni0.5Zn0.5Fe2O4进行混合;(2)分别将Fe、Ni与Zn盐溶解于含有BaTiO3颗粒的溶液中。
利用此两种方法制得两相复合物具有均匀的微观结构和较高密度,同时还具有较的高磁矩。
同时表明该复合物的磁性主要由铁氧体的密度、性质及两相混合程度决定。
文献18合成了一系列铁电/铁磁复合材料,研究结果表明复合材料中只含有钙钛矿结构的BaTiO3和尖晶石结构的NiFe2O4,这说明共烧过程中两者没有发生明显的化学反应。
性能测试表明,这种由BaTiO3和NiFe2O4共同组成的复合物对外同时表现出铁电性和铁磁性。
文献19采用陶瓷工艺制备Co2Z六角铁氧体,二次球磨时掺杂少量铁电材料BST(BaSrTiO3),对比研究了BST的掺杂对Z型和M型铁氧体在1MHz-1GHz频率范围内相对复磁导率(μr = μr′-iμr″)的影响。
BST的掺杂使Z型铁氧体μr增大,共振频率点移向低频;使M型铁氧体的μr减小,共振频率点移向高频。
通过对其微观结构和磁参数的测试分析,讨论了BST掺杂对Z型和M型铁氧体复磁导率不同影响的作用机理。
2.4 铁氧体与导电聚合物复合作为吸收剂的导电聚合物主要有聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等,它的结构特点是具有二电子共扼体系。
有研究表明:当导电聚合物处于半导体状态时对微波有较好的吸收,其机理类似介电损耗型吸波材料的机理[27]。
这类化合物作为吸收剂主要是利用其共扼二电子的线性或平面构型与高分子电荷转移给络合物的作用设计导电结构,这些导电聚合物的纳米微粉具有非常好的吸波效果,与纳米铁氧体吸收剂复合后吸波效果更好。