电化学沉积法制备磁性纳米Fe纤维吸收剂及其电磁性能研究

【摘要】：现代战争中,随着雷达探测技术的飞速发展,使武器装备和军事设施等目标的特征信号容易被侦察探测到,其战场生存能力受到严重威胁。因此,大力发展武器装备的隐身技术,研究质量轻、厚度薄、频带宽、吸收强的新型高效吸收剂显的非常迫切。磁性纳米Fe纤维吸收剂一方面具有磁各向异性从而大大提高轴向磁导率,另外一方面磁性纤维处于纳米尺寸而存在纳米尺度效应,正是由于磁性纳米Fe纤维所具有的诸多优势使得其成为一种很有发展前景的吸收剂。本文基于AAO模板采用电化学沉积法制备纳米Fe纤维。为了制备出直径、长径比可调、填充率较高的纳米Fe纤维阵列,对电化学沉积制备纳米Fe纤维的工艺参数进行了细致的研究。采用交流法和直流法这两种电沉积方法进行沉积,分别研究每一种电沉积方法下不同电沉积参数和AAO模板对制备纳米纤维的影响。对制备的纳米Fe纤维的形貌、晶型、静磁性能、电磁参数进行表征,研究纳米Fe纤维阵列的电磁性能与纤维形貌、微观结构之间的关系。采用交流法制备出了直径较大,疏松多孔的Fe纳米管。采用直流法制备出了直径较小,长径比可控的纳米Fe纤维阵列,最小直径可达30nm。研究表明,恒压法可制备出性能较佳的纳米Fe纤维和纳米管,但是难以控制长径比;恒流法制备的纳米Fe纤维的长度随沉积时间呈线性增长,因此可控制长径比。在总电荷为20C情况下,模板孔径为100nm的模板中电流密度在3-4mA/cm~2时纳米纤维生长的长度最大。为了构建纳米Fe纤维直径与阵列静磁性能之间的关系,本文制备出一系列不同直径的纳米Fe纤维阵列并对其静磁性能进行测试分析,发现直径30-40nm的纳米Fe纤维阵列磁各向异性、矫顽力、矩形比较大,直径75-95nm的纳米Fe纤维磁各向异性、矫顽力、矩形比较小。之后对直径70nm的纳米Fe纤维进行了不同温度的退火处理,并对其静磁性能和2-18GHz之间的电磁参数进行了测试。结果表明,退火温度能够影响Fe纤维的晶型,从而对其静磁性能和电磁参数带来显著影响。为了研究直径对纤维吸波性能的影响,对比了直径30nm的纳米Fe纤维阵列粉末和直径70nm的纳米Fe纤维阵列粉末在2-18GHz的电磁参数,发现直径减小对纳米Fe纤维阵列粉末的磁导率没有明显的贡献,原因是处于粉末状的纳米纤维阵列无法发挥磁各向异性,因此未实现提高材料磁导率的目的。