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《上海交通大学》 2009年
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磁性金属空心粉的制备及其电磁性能研究

李志彬  
【摘要】: 随着电子技术的发展和广泛应用,电磁干扰和辐射越来越受到人们的重视,能够有效吸收电磁波的吸波材料已成为材料研究领域的一个热点。其中,磁性金属粉如铁、钴、镍及其合金粉因具有较好吸收性能而具有很好的应用前景,但是普通金属磁性粉体具有密度大的缺点,而航空航天等应用领域要求材料密度低,目前的电磁波吸收材料在较大程度上无法满足这一要求。因此制备低密度吸波材引起了研究人员的关注,而空心化是一种有效降低材料密度的方法。目前,国内外研究制备空心粉的方法主要是模板法。而在利用自催化还原法制备空心镍粉的过程中,胶体模板本身参与化学反应,通过消耗自身而形成空心结构。与通常的模板法相比,该方法避免了前期专门制备、处理模板的过程,后期也无需去除模板,大大简化了制备过程,降低了成本,因此具有较好的推广应用前景。 本论文以设计并制备优异的轻质电磁波吸收材料为目标,将空心结构材料低密度优点与磁性材料的强微波吸收性能相结合,同时考虑了纳米结构材料光学新颖特性,制备出了粒径、成分可控的金属磁性空心粉体,研究了它们的磁性、微波和光学性能,并对它们在微波吸收和太阳能吸热涂层方面的应用做了预测和探索。主要研究内容及结论如下: (1)、采用自催化还原法制备出了镍、镍-钴复合空心粉和镍-四氧化三铁复合空心粉。在制备过程中,NaOH浓度的增加,会使孕育时间缩短,粉体粒径降低。对于后两种复合空心粉体,随着制备溶液中Co2+或Fe2+浓度的增加,最终样品中的钴和四氧化三铁成分随之增大。 (2)、利用化学镀方法制备了镍-钴双层空心粉。随着还原剂浓度的增加,磷和钴含量增加;络合剂浓度的增加,镀层基本结构由片状变为棒状;在pH值范围控制在9~10时,镍粉表面钴沉积量最多;装载量的增加,使镀层变得稀疏;镍粉粒径的减小,增大催化活性,钴沉积量增强。 (3)、空心镍粉的磁性能(包括饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度)随着粒径的减小而减弱;当测试温度升高时,热运动增强,使磁性能降低;通过高温热处理,样品的结晶度增强,使得磁性能得到提高。通过包覆钴,可以明显增加镍空心粉的磁性能,且随着钴沉积量的增加,磁性能不断增加;当钴层中磷含量增加时,镀层结晶度降低,降低了样品的矫顽力。对于镍-钴复合空心粉,钴含量的增加,明显增强了样品的磁性能;当粒径变小时,矫顽力和剩余磁化强度随之降低。对于镍-四氧化三铁复合空心粉时,粉体磁性能随Fe3O4含量的增加而增强;粒径的减小同样使矫顽力降低。 (4)、对于空心镍粉,随着粒径的减小,介电常数逐步增加,而磁导率则逐步减小,另外,在15GHz附近介电谱线上出现了由固有电偶极子取向极化引起的共振峰,而在4.8GHz附近磁谱谱线上出现了由自然共振导致的共振峰。 (5)、通过在空心镍粉表面包覆钴制备双层空心粉,可以使磁导率增加,但是由于钴层存在网络结构,介电常数减弱;随着还原剂浓度的增加,磷和钴含量增加,复介电常数和磁导率均增加;随着络合剂浓度的增加,使沉积速度减缓,致使样品中钴含量降低,从而引起磁导率的降低,由于钴层结构同时发生变化,使得介电常数的实部逐步增加,虚部则是不断减小。对于镍钴双层空心粉,当钴含量低、磷含量较高以及钴层结构为棒状时,其微波吸收能力比较高。 (6)、镍-钴复合空心粉的复介电常数和磁导率随着钴含量的增加而增加,但当钴含量超过镍含量时,电磁参数则会降低;随着粒径的减小,镍钴复合空心粉的介电常数逐步增加,而磁导率则是降低。对于镍钴复合空心粉,镍钴比例为6:1时在5.3GHz的反射损耗为-45.3dB,具有良好的微波吸收性能。 (7)、镍-四氧化三铁复合空心粉的介电常数随着Fe3O4含量的增加逐步降低,磁导率则是在高频逐渐增加;粒径的减小会使Ni-Fe3O4复合空心粉介电常数变大,但对磁导率的影响因频率不同而不同,在低频时有增大的趋势,在高频则是降低。对于Ni-Fe3O4复合空心粉,最小反射损耗(-42.2dB)出现在14.8GHz,较薄(1.5mm)的涂层获得了比较理想的微波吸收性能。(8)、研究了粒径对空心镍粉的光吸收性能的影响,探索了空心镍粉在太阳能吸热涂层上的应用。研究发现,在UV-Vis-NIR范围内,空心镍粉的光吸收系数随着波长的增大而减小,当镍粉粒径变小时,光吸收能力增加;由于等离子共振,小粒径镍粉在375nm处出现吸收峰。热处理后的镍粉晶粒尺寸增大,光吸收性能轻微减弱,紫外区的共振峰的位置发生蓝移。以镍粉为吸收剂、丙烯酸树脂为粘结剂、铝板为基板制备的涂层,在太阳光谱区具有优秀的吸收性能,总吸收率α最高可达到0.98。 本论文的主要创新之处:以柠檬酸钠为络合剂通过化学镀方法在空心镍粉表面包覆不同形貌的钴层,改善了空心镍粉的磁性能和微波吸收性能;利用自催化还原法制备了成分和粒径可调的镍-钴复合空心粉,在5.3GHz的最小反射损耗为-45.3dB,即在较低频率表现出了优异的微波吸收性能;制备出了成分和粒径可调的镍-四氧化三铁复合空心粉,其最小反射损耗(-42.2dB)出现在14.8GHz,低厚度(1.5mm)涂层即可获得比较理想的微波吸收性能。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM25

【引证文献】
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1 李志广;王建江;米伟娟;黄红军;;表面改性空心微珠吸波材料的研究进展[J];材料导报;2013年09期
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1 王丽芳;空心磁性吸波材料的制备及电磁性能研究[D];大连理工大学;2013年
【参考文献】
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1 陈延禧,韩佐青,王士逯;电化学表面技术在太阳能热转换中的应用[J];材料保护;1995年11期
2 葛副鼎,库万军,朱静;手性材料及其在隐身吸波材料中的应用[J];材料导报;1999年01期
3 蔺玉胜;宋彩霞;魏文阁;于莹;王德宝;;空心球壳材料的制备研究进展[J];材料导报;2004年09期
4 田步宁,杨德顺,唐家明,刘其中;传输/反射法测量材料电磁参数的研究[J];电波科学学报;2001年01期
5 冯永宝;丘泰;;传输/反射法测量微波吸收材料电磁参数的研究[J];电波科学学报;2006年02期
6 苏畅,邓纶浩,何柳;太阳能吸热涂层的研究现状[J];电镀与环保;1999年05期
7 宣天鹏,郑晓桦,邓宗钢;化学镀钴磷合金工艺的研究[J];电镀与精饰;1997年01期
8 欧阳国恩;碳化硅-碳功能纤维[J];功能材料;1994年04期
9 严春美;罗贻静;赵晓鹏;;无机材料纳米空心球的制备方法研究进展[J];功能材料;2006年03期
10 段玉平;刘顺华;王桂芹;温斌;;CB/ABS连续导电介质吸波性能研究[J];功能材料;2007年02期
【共引文献】
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1 朱洪立;叶智书;陈开来;于名讯;;宽频雷达吸波材料研究[J];工程塑料应用;2006年02期
2 张军英;张雨;姜维维;;微波材料的电磁参数测试方法[J];工程塑料应用;2012年05期
3 王梦瑜;;超细六角铁酸钡的分散与磁场下成型研究[J];合肥师范学院学报;2011年03期
4 王翠平;方庆清;;锶铁氧体基复合材料吸波特性的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年06期
5 景莘慧,蒋全兴;电波暗室用吸波材料反射系数的测试方法[J];安全与电磁兼容;2002年05期
6 方鲲,毛卫民,冯惠平,潘成,周志彪,郭志猛;轻质宽频导电高分子微波吸收材料研究[J];安全与电磁兼容;2005年02期
7 张翼;宣天鹏;;电磁屏蔽材料的研究现状及进展[J];安全与电磁兼容;2006年06期
8 简科;王军;王浩;陈志彦;;SiC纤维电磁性能的改性研究[J];安全与电磁兼容;2008年01期
9 简科;;雷达吸波材料的涂层结构设计[J];安全与电磁兼容;2009年03期
10 韩井玉;王群;唐章宏;施楣梧;肖红;;螺旋结构人工电磁媒质的优化设计[J];安全与电磁兼容;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈伟;彭德全;沈晓丹;;先进无机材料表面的金属化——ZnO薄膜技术[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
2 沈伟;沈晓丹;;基体催化镀金技术的进展[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
3 赵国鹏;樊江莉;袁国伟;梁国柱;;次磷酸盐体系中化学镀Sn—Pb合金的机理探讨[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
4 徐瑞东;郭忠诚;朱晓云;翟成成;;化学镀锡最佳工艺条件的优化[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
5 徐瑞东;郭忠诚;薛方勤;韩夏云;王军丽;;化学镀锡层成分、表面形貌及结构分析[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
6 牛振江;王费华;郁平;李则林;杜小光;;化学镀Ni-P合金耐蚀性的电化学研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
7 胡光辉;吴辉煌;杨防祖;;化学镀Ni-P合金结构与耐蚀性关系[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
8 国栋;杨中东;樊占国;;表面金属化处理后的镁合金化学镀镍[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
9 程海峰;陈朝辉;李永清;杨孚标;车仁超;;隐身技术与微波吸收材料[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
10 王梅珍;赵宝艳;王瑄;吴超;;纳米吸波材料及其在电磁辐射防护织物中的应用[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
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2 张翔;粉末冶金法制备高硅硅钢片的轧制和热处理工艺研究[D];武汉理工大学;2010年
3 田焜;水泥基电磁防护吸波多功能复合材料的研究[D];武汉理工大学;2010年
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5 高敬伟;多形态聚吡咯的制备与吸波性能研究[D];东华大学;2010年
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10 王其磊;密封用磁性NBR/Fe_3O_4复合材料与NBR/SrO·6Fe_2O_3复合材料的摩擦磨损与磁学性能研究[D];兰州理工大学;2011年
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2 宋盼;地下磁导航系统的磁源设计[D];南昌航空大学;2010年
3 裴付宇;镀银滑石粉的制备及其在功能纺织品上的应用[D];浙江理工大学;2010年
4 王召召;城市环境下通信信号穿透损耗的定量研究[D];郑州大学;2010年
5 刘兴鹏;基于微波同轴谐振腔物料密度测量技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 肖鸿;异向介质基本结构分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张佳;新型二氧化锰的形貌可控合成及其电磁特性的研究[D];大连理工大学;2010年
8 陈利阳;环氧树脂基吸波涂层的电磁性能研究[D];大连理工大学;2010年
9 李瑞雪;镁合金电镀工艺的研究[D];辽宁师范大学;2010年
10 孙传明;空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
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1 张拴勤;;吸波材料和电磁屏蔽材料的研究现状[J];安全与电磁兼容;2007年06期
2 陈松涛;李松田;闫永胜;霍鹏伟;徐婉珍;;空心微珠的开发及应用研究进展[J];环境科学与管理;2007年03期
3 谭业发;李丽光;蒋国良;蔡滨;储伟俊;;表面改性空心微珠吸波涂层的制备及其吸波性能研究[J];兵工学报;2010年06期
4 王海燕;张翠欣;于升学;谌岩;张永生;;空心微珠表面化学镀Ni-P合金及其吸波性能研究[J];表面技术;2010年06期
5 左锦中;江静华;马爱斌;王泽华;林萍华;;粉煤灰空心微珠的Co-Ni-P化学镀及镀层的吸波性能[J];材料保护;2011年04期
6 王丽熙;张其土;;微波吸收剂的研究现状与发展趋势[J];材料导报;2005年09期
7 王生浩;文峰;李志;郝万军;曹阳;;碳纳米管吸波材料的研究现状与展望[J];材料导报;2006年S2期
8 潘顺龙;张敬杰;邓建国;贺传兰;宋广智;;空心玻璃微球表面功能化及其应用研究进展[J];材料导报;2007年11期
9 唐耿平,程海峰,赵建峰,楚增勇,周永江;空心微珠表面改性及其吸波特性[J];材料工程;2005年06期
10 赵九蓬,李垚,吴佩莲;新型吸波材料研究动态[J];材料科学与工艺;2002年02期
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1 曾爱香;空心微珠复合吸波材料的研究[D];华中科技大学;2004年
2 付乌有;核—壳结构纳米复合材料的制备及其性能研究[D];吉林大学;2006年
3 牟国洪;空心微球/钡铁氧体轻质复合粉末的制备和吸波性能研究[D];上海交通大学;2008年
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1 任平;六角晶系铁氧体空心微球的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2004年
2 杨玉香;空心玻璃微珠表面化学镀镍的研究[D];山东科技大学;2006年
3 刘为;纳米磁性金属/空心玻璃微珠壳—核结构复合微球的制备[D];江苏大学;2008年
4 李尚文;聚吡咯包覆Fe_3O_4/多壁碳纳米管复合材料的结构和吸波性能[D];哈尔滨工业大学;2009年
5 倪樱娟;富铁空心微珠型复合吸波材料的制备及性能研究[D];大连交通大学;2010年
【二级引证文献】
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1 胡传群;陈苗;陈彦鄂;徐保明;;粉煤灰改性的研究进展[J];广东化工;2014年16期
【二级参考文献】
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1 陈蕾蕾,时家明;纳米Fe_3O_4颗粒对毫米波和微波衰减特性的试验研究[J];兵器材料科学与工程;2004年05期
2 朱俊杰;超声化学法合成金属硫族半导体纳米材料[J];微纳电子技术;2002年12期
3 谢光明,李金许,高汉三,尹万里;干涉型Al-N-O选择性吸收表面的研究[J];北京科技大学学报;2000年01期
4 谢光明,于凤勤;钨-氮化铝太阳能选择性吸收表面的研制[J];中国表面工程;1999年03期
5 陈延禧,韩佐青,王士逯;电化学表面技术在太阳能热转换中的应用[J];材料保护;1995年11期
6 曹茂盛,高正娟,朱静;CNTs/Polyester复合材料的微波吸收特性研究[J];材料工程;2003年02期
7 吁霁,庄稼,迟燕华 ,涂铭旌;纳米ZnFe_2O_4的低温固相合成及其电磁损耗特性[J];材料科学与工程学报;2004年01期
8 穆武第,程海峰,唐耿平,楚增勇,周永江,曹义;添加导电纤维对羰基铁粉吸波性能的影响[J];材料科学与工程学报;2005年04期
9 王俊中,胡源,陈祖耀;超声化学制备纳米材料的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2003年08期
10 黄兰萍;陈康华;李晶儡;彭伟才;;Fe磁性纳米线阵列的制备与微波吸收性能研究[J];稀有金属材料与工程;2006年03期
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