一维磁性金属基纳米材料的合成制备及其吸波性能的研究

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严重的电磁辐射,不仅威胁我们的国土防御,同时也威害着人们的健康。为此,研发理想的电磁波吸收材料已成为一个亟待解决的问题,纳米磁性金属材料由于其同时兼顾介电损耗和磁损耗已越来越受到广泛的关注。但是纳米磁性金属材料由于其具有很强的导电性,易造成很强的趋肤效应,从而阻碍了电磁波进入磁性材料的内部。再者,磁性金属材料存在Snoke限制问题,阻碍了材料对高频电磁波的有效吸收。因此,本论文的重点就是改性磁性纳米材料,使其兼顾介电损耗和磁损耗,增强吸波能力。一维磁性纳米材料由于其有很强的磁晶各向异性,能够突破Snoke限制,有助于材料磁导率的增强,并且在一维磁性金属上构筑低介电材料,可以降低金属本身的高介电性能。本论文就改善介电常数和磁导率的协调性做了一系列研究,主要内容如下:1:通过溶剂热的方法,在外加磁场的作用下,合成制备链状的MxFe3-xO4/CoNi(M=Co,Ni)结构,其单颗链珠500nm左右,连成几十微米的长链。实验表明,该链状结构有较强的电磁波吸收性能,即其在1.5mm处最大有效吸收带宽(RL<-10 dB)能够达到6 GHz,最强反射损耗达到-20dB。而当其几何结构或是组成当中的任意一个被破坏的时候,其高效的吸波性能将受到削弱。2:以链状CoNi为金属源,2,5-二羟基对苯二甲酸为配体,通过自牺牲模板法构筑链状CoNi@MOF-74(Ni)核壳结构,结果表明,相比于纯的CoNi链状结构的超高的介电常数,该方法制备的CoNi@MOF-74核壳结构在一定的壳层厚度下具有较低的介电常数,并能维持较强的磁导率,该结构在1.5 mm厚度下在14-17 GHz之间有很好的阻抗匹配性能,在这3 GHz之间其吸收值小于-20 dB(99%吸收)。3:通过水热法制备Fe304@酚醛树脂核壳结构,并且通过在Ar/H2氛下600°C煅烧,成功的构筑了嵌段式的Fe@C York@shell结构。该结构由于在全频段内具有更恰当的介电常数和较高的磁导率,故具有较强的吸波性能,即在1.5 mm处有效吸收带宽为7 GHz,在2 mm出能涵盖全部X波段(8-12 GHz)。
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