Fe&Fe3O4双功能体复合木材的制备及性能研究

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在电磁环境日益复杂的形势下,电磁波屏蔽材料的研究有重要的现实意义。本文针对单种屏蔽机理材料对电磁波屏蔽的局限性,开展了将对电磁波具有反射作用的铁及具有电磁波吸收作用的铁氧体和木材复合的研究,制备具有吸收-反射双屏蔽效应的新型电磁波屏蔽材料。首先利用原位化学合成法和机械混合法分别开展了Fe/木复合材料和Fe&Fe3O4/木复合材料制备的研究,然后借助X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱仪和磁学测量系统对所制备的材料结构特性和磁性能进行了表征分析,探讨了各种相关制备参数对结构及磁性能的影响;最后利用矢量网络分析仪测量了Fe/木复合木材和Fe&Fe3O4/木复合材料磁参数,并由此分析了材料的吸波性能。研究表明:(1)利用常温下原位化学合成法可制备出Fe/木复合材料,但功能体铁粉有一定程度的氧化,且随着复合比的增大,氧化越严重。α-Fe颗粒大小均匀,颗粒与颗粒间相互衔接,并呈网络状覆盖于木材上,α-Fe与木材之间存在较强的物理化学作用。所制备的Fe/木复合材料具有较低的饱和磁化强度和剩余磁化强度,及较高的矫顽力。随着还原铁粉比例增加,材料的介电常数实部和虚部均得到了提升。该种材料的吸波损耗形式主要以介电损耗为主。(2)通过常温原位化学合成法,机械共混Fe/木、Fe3O4/木及机械共混纳米Fe粉、Fe3O4/木均能制备出Fe&Fe3O4/木复合木材。功能体粒子大小、分布总体上较为均匀,且功能体粒子和基体木材间存在较强的物理化学作用。(3)原位化学合成法制备的Fe&Fe3O4/木复合木材饱和磁化强度值较低,矫顽力较大;机械共混Fe/木、Fe3O4/木法制备的Fe&Fe3O4/木复合木材工艺中,Fe/木、Fe3O4/木的增大对样品的饱和磁化强度和剩余磁化强度均有提高作用,但Fe/木共混比例增加同时会使得样品的矫顽力增加,降低样品的超顺磁性;和其他两种制备工艺比较,机械共混纳米Fe粉、Fe3O4/木制备法具有三种工艺中最高的饱和磁化强度(最大值134.92 emu?g-1)和最低的剩余磁化强度(<5 emu?g-1)和矫顽力(<20 Oe),该法不仅能增大样品的饱和磁化强度,又能保持Fe3O4粒子低剩余磁化强度和低矫顽力的特性,使其成为制备超顺磁复合木材的较优制备工艺。(4)比较三种制备工艺制备的Fe&Fe3O4/木复合材料,机械共混纳米Fe粉、Fe3O4/木复合材料所制备的复合材料具有更好的微波吸收特性。三种工艺所制备的材料在测试频率范围内都出现了相近的微波吸收值,说明所制备的材料是一种宽微波吸收频率的复合材料。
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