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铁氧体复合木材是一类新型的功能复合材料,在用作室内装修材料、防范信息泄露及对精密仪器的保护材料等方面有广泛的应用前景。
本论文在前期对Fe3O4、NixZn1-x·Fe2O4等复合木材大量探索工作的基础上,通过正交试验进一步优化原位化学法制备Fe3O4和NixZn1-x·Fe2O4复合木材的工艺参数。同时对制备MnxZn1-x·Fe2O4复合木材进行了研究,并运用MATAB程序模拟计算了复合木材的吸波性能。作为基础工作,论文还考察了木屑对金属离子的吸附性能。
研究表明,木屑对锌离子吸附的最佳组合条件为锌离子浓度为0.1mol/L,固液比为1g/50ml,吸附温度为30℃,pH值为1.5;木屑对铁离子吸附最佳组合条件为铁离子浓度为0.05m01/L,固液比为1.5g/50ml,吸附温度为50℃;木屑对锰离子吸附最佳组合条件为镍离子浓度为1mol/L,固液比为1g/50ml,pH值为6,吸附温度为40℃。制备的所有复合木材都有一定的质量饱和磁化强度,而质量剩余磁化强度和矫顽力都较低,属于典型的软磁材料。升高浸渍温度、延长浸渍时间均有利于质量饱和磁化强度的提高。对于Fe3O4复合木材,浓度为0.8mol/L,浸渍温度为60℃,浸渍时间为6小时的条件下制备的样品,其质量饱和磁化强度、质量剩余磁化强度和矫顽力均为最大;对于NixZn1-x·Fe2O4复合木材,在浓度为1.0mol/L,浸渍温度为70℃,浸渍时间为6小时下,制备的样品的质量饱和磁化强度和质量剩余磁化强度最大;对于MnxZn1-x·Fe2O4复合木材,在浓度为0.5mol几,浸渍温度为60℃,浸渍时间为9小时的条件下,制备的样品有最大的质量饱和磁化强度和质量剩余磁化强度。所制备的三种铁氧体复合木材中的铁氧体均有较好的结晶性,浸渍温度越高,结晶性越好。比较而言,Fe3O4复合木材中的铁氧体结晶性更好。通过SEM及IR谱可知,所制备的复合木材有较好的界面稳定性,铁氧体在木屑中大小及分布较为均匀。
所制备的三种复合木材都显示了一定的介电常数和磁导率。Fe3O4铁氧体复合木材的复介电常数随频率的升高而降低,当降低到一定程度以后不再随频率变化,复磁导率随频率的升高而升高,材料在高频范围能吸波性能较好;NiZn铁氧体和MnZn铁氧体复合木材的复介电常数和复磁导率随频率升高的变化不是很大。同时,运用MATLAB程序,通过模拟计算得出,复合木材的厚度对材料吸波性能有较大的影响。在10MHz~1.500MHz频率范围内,Fe3O4铁氧体复合木材吸波性能最佳的匹配厚度为30mm,此时电磁波吸波最大可达-11dB,吸波效果比较理想;NiZn铁氧体和MnZn铁氧体复合木材在高频下的吸波性能比较好,在2GHz~9 GHz频率范围内,NiZn铁氧体和MnZn铁氧体复合木材吸波性能最佳匹配厚度为20mm,此时电磁波吸收最大可达-12dB,吸波效果比较理想;在9GHz~18 GHz频率范围内,NiZn铁氧体和MnZn铁氧体复合木材的最佳匹配厚度为10mm,此时电磁波吸收最大可达-13dB,吸波效果就已经比较理想。