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MnO_2掺杂CB、BaM电磁性能研究

张昕

  本论文的研究背景是高性能电磁波吸收材料的开发。作为传统介电型吸波剂的炭黑已经有较成熟的理论,但是仍然存在吸收频段窄、吸收性能差等缺点。铁氧体虽然以其自然共振现象应用于低频的吸波材料中,但在高频段的应用中受限。因此本文在此研究基础上,利用纳米二氧化锰掺杂炭黑颗粒和M型钡铁氧体制备了新型的复合吸波剂,并借助XRD、SEM、VSM及同轴电磁参数测试和电磁波反射损耗测试等现代材料检测技术对吸收剂和复合平板的电磁性能和微波吸收性能进行了研究。首先,通过对炭黑和二氧化锰进行微观结构和电磁性能的表征,可以看出N234炭黑呈球形多孔状,而二氧化锰微观呈不规则的条形片状分布。炭黑具有高电导率和高介电常数,主要通过涡流损耗衰减电磁波;而二氧化锰磁损耗几乎为零,主要通过介电损耗衰减电磁波。二氧化锰的掺杂改善了炭黑的微波吸收效果,主要原因为二氧化锰颗粒条状和片状的特殊结构有利于增大和增加了对电磁波的散射截面和反射次数,从而提高了炭黑粒子对电磁波的吸收。同时,二氧化锰的加入改善复合材料的输入波阻抗和自身对电磁波的吸收也提高炭黑吸波性能的重要因素。其次,本文通过传统陶瓷法制备了M型钡铁氧体BaFe_(12)O_(19),并掺杂不同含量的二氧化锰再次烧结,产物经过XRD检测仍然为单相钡铁氧体。通过扫描电镜检测,颗粒形貌呈六角形状,晶粒尺寸为2μm到4μm。通过振动磁强计检测,样品的饱和磁化强度和磁晶各相异性常数在二氧化锰含量为0.75%wt时达到极大值,这主要是由于铁离子被迫从4f_1晶位移位到2b晶位,当x>0.75时,更多的锰离子进入到铁氧体中去,导致铁离子从2b晶位移位至12k晶位,这直接导致各相异性常数的降低。但是过剩的锰离子进入晶格导致铁离子分布的严重不平衡,从而减弱了铁离子在A位和B位之间的超交换作用,从而造成了饱和磁化强度的降低。矫顽磁力H_c随着二氧化锰的含量的增加持续减少主要是由于锰离子进入晶格中将会促使晶粒的长大,使畴壁易于位移,从而导致矫顽磁力的下降。经过在2GHz至18GHz电磁参数的测试,样品磁导率虚部在13GHz附近出现宽峰值,实部呈下降趋势,损耗角正切值最大,从而有利于对电磁波的吸收。最后,利用单层平板吸波公式对铁氧体微波吸收性能进行模拟计算,并对匹配厚度进行了预测。各个样品均在13GHz左右出现吸收峰值,同时,厚度的变化对铁氧体吸波性能影响明显。在一定范围内,随着厚度的增加,吸波性能也越好,工作带宽也越大。……   
[关键词]:炭黑;铁氧体;电磁性能;微波吸收
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2006年