【摘 要】
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电磁波的污染已成为危害人类身体健康和电子信息设备的主要来源之一,为此,微波吸收材料的研发具有十分重要的意义。微波吸收材料分为磁损耗型、介电损耗型和复合型损耗三种。磁性纳米尖晶石铁氧体具有磁损耗性能强、阻抗匹配好、质量轻和合成工艺简单等特点,在微波吸收领域有十分重要的应用。CuFe2O4和CoFe2O4作为典型的尖晶石铁氧体,具有较好的磁导率和介电常数,并且在晶体结构中存在众多的空位缺陷,这为尖晶石
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电磁波的污染已成为危害人类身体健康和电子信息设备的主要来源之一,为此,微波吸收材料的研发具有十分重要的意义。微波吸收材料分为磁损耗型、介电损耗型和复合型损耗三种。磁性纳米尖晶石铁氧体具有磁损耗性能强、阻抗匹配好、质量轻和合成工艺简单等特点,在微波吸收领域有十分重要的应用。CuFe2O4和CoFe2O4作为典型的尖晶石铁氧体,具有较好的磁导率和介电常数,并且在晶体结构中存在众多的空位缺陷,这为尖晶石铁氧体的掺杂改性和复合提供了基础。氧化石墨烯作为超轻材料的同时,具有巨大的比表面积和高载流子迁移速率,是实现轻质和强吸收的首选微波吸收材料之一。单一的吸波材料总会出现诸如吸收机制单一、吸收强度小、阻抗匹配性能差等缺点,为此,拥有相异优异性能材料的复合改性能够很有效的解决这些问题。本课题主要研究了 CuFe2O4,CuFe2O4/RGO和CoxCu1-xFe2O4/RGO的微波吸收性能及其微波吸收机理,并且探究了 Co0.5Cu0.5Fe2O4/RGO与苯丙乳液复合制备的掺杂型电磁屏蔽涂料薄膜材料的屏蔽效能。具体结论如下:1、通过水热反应的时间和温度来调控CuFe2O4颗粒的晶体结构,实现了对CuFe2O4颗粒磁性能的调整。研究发现,1 80℃、10h条件下合成的CuFe2O4颗粒饱和磁化强度为30.69emu/g;其在厚度为4.50mm,频率为6.00GHz下有最佳反射损耗-25.8dB;CuFe2O4纳米颗粒的微波吸收机理主要是以涡流损耗、磁共振和自然共振等形式的磁损耗对电磁波进行吸收。2、通过复合不同比例的氧化石墨烯与CuFe2O4颗粒制备CuFe2O4/RGO复合材料,研究复合材料介电性能及微波吸收性能的改性效果。研究表明,CuFe2O4/RGO具有三维网状结构,具体表现为褶皱氧化石墨烯片层表面生长着CuFe2O4纳米颗粒;CuFe2O4/RGO-20的平均粒径为279.3nm,并且具有最佳反射损耗,反射损耗达到-58.70dB,最大有效吸收频带宽度为6.03GHz。CuFe2O4/RGO复合材料在石墨烯的作用下介电损耗显著增强,微波在磁损耗和介电损耗共同作用下被耗散。3、为了进一步提高材料的有效吸收频带宽度,扩大材料的使用范围,采用Co元素对CuFe2O4颗粒的晶体结构进行掺杂,制备了 CoxCu1-xFe2O4/RGO纳米复合材料,研究了 Co和Cu元素比例对微波吸收性能的影响。研究发现,Co0.5Cu0.5Fe2O4/RGO纳米复合材料的平均粒径为298.3nm,其在保持了原有的三维网状结构的同时,最大有效吸收频带宽度提升至6.34GHz,反射损耗值保持较高水平达到-58.25dB;掺杂后的CoxCu1-xFe2O4/RGO纳米复合材料磁损耗能力显著增强。4、采用以苯丙乳液为基体,Co0.5Cu0.5Fe2O4/RGO为微波吸收填料制备了掺杂型电磁屏蔽涂料薄膜,研究了不同份数Co0.5Cu0.5Fe2O4/RGO纳米复合材料添加量对薄膜电磁屏蔽性能的影响。研究表明,该掺杂型电磁屏蔽涂料薄膜为非阻抗匹配型材料,并以反射为主实现对电磁波的屏蔽;Co0.5Cu0.5Fe2O4/RGO纳米复合材料添加量为5.0%时,薄膜具有最佳的屏蔽效能5.48dB。图[62]表[14]参[88]
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