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铁基微粉/粘合剂复合材料的微波吸收性能研究

韩相华  
【摘要】: 磁性微粉末/粘结剂复合材料具有高电阻率,低密度,高机械性能,较高化学稳定性。由于这个原因,磁性微粉末/粘结剂复合材料可用于多种应用。良好的微波吸收性能,需要高的磁导率引起的高磁损耗,又要有适当的介电常数。α-Fe是一种性能优异、应用广泛的传统的电磁波吸波剂。本文以提高Fe基微粉/粘结剂复合材料的微波吸收性能为目的,设计了各种途径来实现。 第一部分从提高磁损耗的途径出发,利用水热-氢气还原的方法制备高磁导率的片状α-Fe颗粒,试图通过提高材料的磁导率来增大磁损耗达到增强微波吸收的目的。实验结果表明,仅仅通过提高材料的磁导率而不注重材料的阻抗匹配问题,很难使电磁波进入到吸波体中,材料的微波吸收性能不会提高。通过进行表面ZnO处理后再进行氢气还原的方式,得到了阻抗匹配较好的一种复合材料。这说明,让电磁波进入到吸收体内部才是提高材料微波反射损耗的前提,在此基础上提高磁导率才是有效的。 第二部分内容,以机械球磨得到的片状羰基铁为基体,对其表面进行一些处理,改善了材料的表面电磁特性。分别用SiO2和ZnO包覆在羰基铁表面,实验表明,不管是SiO2作为一种良好的透波材料还是ZnO作为一种介质材料,只有改善材料的阻抗匹配才有可能会得到优异的微波吸收性能。磁场取向之后会使最大反射吸收时的厚度变薄。ZnO纳米材料附着在羰基铁的表面,或许引入了多种其它类型的损耗,使得体系在有比较高的磁损耗的同时,增加了额外的损耗,提高了整体材料的反射吸收性能。 最后一部分通过微磁学模拟软件OOMMF进行模拟的手段,研究了片状铁磁体的高频动态磁性,单片的共振频率依赖于其本身的形状因子,由基特尔公式决定;片与片之间的静磁相互作用对体系的自然共振频率影响不大,而对边缘共振模式有较大的影响。


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