【摘 要】
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随着电子科技的不断进步,电磁波在日常生活和生产中产生的电磁污染日益严重,在军事和国防领域,制备能躲避雷达探测的隐身战斗机可以在实战中占据更大优势,基于以上两方面,吸波材料的研发越来越引起了科研工作者们的关注,铁氧体由于其独特的磁性能而在电磁波吸收领域有较好的应用,但其自身在吸波性能方面仍存在损耗机制单一以及密度较大等问题,因而本论文采用金属离子掺杂以及制备纳米复合材料的方式探究铁氧体的制备方法以及
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随着电子科技的不断进步,电磁波在日常生活和生产中产生的电磁污染日益严重,在军事和国防领域,制备能躲避雷达探测的隐身战斗机可以在实战中占据更大优势,基于以上两方面,吸波材料的研发越来越引起了科研工作者们的关注,铁氧体由于其独特的磁性能而在电磁波吸收领域有较好的应用,但其自身在吸波性能方面仍存在损耗机制单一以及密度较大等问题,因而本论文采用金属离子掺杂以及制备纳米复合材料的方式探究铁氧体的制备方法以及材料组分和结构设计对其微观结构和性能的影响。研究期间的工作主要为以下几个方面:采用水热法成功制备了纳米尺寸的MnFe2O4,探究了最佳热处理温度和热处理时间,分析了样品的微观结构和电磁吸波性能。结果表明,材料的损耗机制主要为磁损耗,随着MnFe2O4的厚度的增加,反射损耗（RL）曲线中的吸收峰逐渐向低频方向移动,在9.5mm的厚度下,MnFe2O4在低频区域2.9GHz处存在最大反射损耗值为-40.7d B,有效吸收频带宽度（RL＜-10d B）为2.7GHz（2-4.7GHz）,说明所制备的MnFe2O4样品吸波性能优异。采用水热法成功制备了稀土元素铈掺杂的纳米尺寸尖晶石相的MnFe1.99Ce0.01O4、MnFe1.97Ce0.03O4以及MnFe1.95Ce0.05O4,并对其微观结构,磁性能,电磁吸波性能进行了测试和对比研究。结果表明,稀土元素铈的一定比例的掺杂使得锰铁氧体在电磁参数,最大反射损耗值（RL）以及衰减常数上可以得到显著提升,MnFe1.99Ce0.01O4在厚度为6.5mm且频率为5.4GHz时存在最大反射损耗值为-28.97d B,有效吸收带宽为3.2GHz,衰减常数整体在20以上;MnFe1.97Ce0.03O4在厚度为6.5mm且频率为6.1GHz处最大反射损耗值达到-36.33d B,有效吸收带宽达到4GHz,衰减常数整体保持在25以上;MnFe1.95Ce0.05O4在厚度为9.5mm时的最大反射损耗值达到-42.07d B,在所有掺杂比例中达到最大,对应的峰值频率为11.6GHz,有效吸收频带宽度为2GHz,衰减常数值整体保持在30以上,表明制得的铈掺杂纳米锰铁氧体均具有良好的电磁波吸收性能。除此之外,本文对水热法进行了改进,水热法结合共沉淀技术制备了MnFe2-xCexO4/Mn O2/α-Fe2O3（x=0;0.01;0.03;0.05）复合材料,并对其微观结构和电磁吸波性能进行了表征与对比分析。结果表明,稀土元素Ce的掺杂显著提高了复合晶体材料的吸波性能,在Ce掺杂之后样品的最大反射损耗值从未掺杂的-13.30d B均提高到了-35d B以下,且衰减常数均具有较高值,说明水热法结合共沉淀技术制备的MnFe2-xCexO4/Mn O2/α-Fe2O3（x=0;0.01;0.03;0.05）复合材料同样具有良好的电磁吸波性能。采用水热法制备了包覆摩尔比MnFe2O4:SiO2分别为1:5,1:10和1:20的MnFe2O4@SiO2核壳结构纳米复合材料,SiO2在核壳结构中主要是以无定形的形式存在,可以观察到明显的核壳结构,界限清晰,尺寸基本在100nm范围内。结果表明,SiO2包覆之后的MnFe2O4@SiO2在电磁参数上随频率的变化趋势与未包覆的MnFe2O4的电磁参数的频率依赖性基本保持同步,样品在高频区域的反射损耗值及有效吸收带宽相比未包覆的MnFe2O4来说有所提高。三个比例中反射损耗的最大值出现在当包覆摩尔比为1:20时,样品的最大反射损耗值在厚度为9.5mm及频率为3.4GHz处,为-20.26d B,表明核壳结构中SiO2壳比例的增加使得样品具有了更高的阻抗匹配和能量衰减能力。除此之外,采用金晶种生长法制备了MnFe2O4@Au核壳结构复合材料,其复介电常数的实部?’在约7.4GHz处达到峰值40043.71,虚部?"在16.2GHz处达到24636.93,该实验结果可为其在微电子技术,催化应用以及生物医学等方面的应用提供参考和借鉴。最后对本文所制备的锰铁氧体,铈掺杂锰铁氧体以及核壳结构锰铁氧体各个材料体系的样品进行了电磁参数与吸波机理的综合对比分析,研究结果证实各个材料体系的改进均对锰铁氧体的电磁波吸收或损耗能力有一定程度的提高作用。
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