樹枝狀和片狀氮化鐵吸波劑的可控制備及吸波性能研究.pdf

1、隨著電子信息時代的到來，電磁波不僅在軍事領(lǐng)域，而且在民用領(lǐng)域也得到了越來越多的關(guān)注，電磁波已逐漸滲透到生活的方方面面，因此制備高性能的電磁波屏蔽材料已成為研究領(lǐng)域的熱點問題。目前，新型吸波劑正致力于向“薄”、“輕”、“寬”、“強”進一步發(fā)展。
　　本課題基于山東大學碳纖維工程技術(shù)中心對碳/鐵系復合吸波劑的研究，采用了水熱合成法制備了具有形狀各向異性的氧化鐵。分別使用弱電解質(zhì)鐵氰化鉀和強電解質(zhì)氯化鐵作為鐵源，將其置于密閉水熱反應釜進

2、行水熱合成，探究了其在不同反應時長(12h～60h)、不同原料濃度(0.02mol/L～0.2mol/L)、不同介質(zhì)pH值和后處理時間(0h～10h)條件下的產(chǎn)物形貌與實驗工藝之間的關(guān)系，分析了物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)對使用性能的影響規(guī)律。實驗發(fā)現(xiàn)，對于樹枝狀產(chǎn)物，原料濃度對產(chǎn)物形貌影響較大，水熱合成溫度越高，濃度越大，得到的樹枝狀氧化鐵產(chǎn)物晶粒越粗大，次級結(jié)構(gòu)越不明顯，在濃度0.1mol/L時結(jié)果最佳，而后處理時間對產(chǎn)物尺寸影響較小;對于片狀產(chǎn)物

3、，介質(zhì)pH對產(chǎn)物形貌影響較大，較低的pH值下生成球狀產(chǎn)物，較高pH值下生成片狀產(chǎn)物，其他條件則對產(chǎn)物影響較弱。
　　氮化鐵吸波材料的制備是利用水熱合成的氧化鐵作為原料，在電阻爐內(nèi)通入氨氣進行滲氮處理，實驗探究了不同的滲氮時間(3h～9h)、不同的滲氮溫度(450℃～540℃)和一系列不同梯度氮勢(0.4～1.2)條件下所得氮化鐵產(chǎn)物形貌與實驗參數(shù)的關(guān)系，并采用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對最終產(chǎn)物的組成、形貌與電磁

4、性能進行測試，系統(tǒng)地對產(chǎn)物形貌受反應條件的影響程度進行了分析，并探討兩種形貌γ-Fe4N對電磁波的吸收情況。結(jié)果表明，在后續(xù)的氮化實驗中，氮化時間和氮勢對最終產(chǎn)品物相影響很大，氮勢低于1.0時產(chǎn)物傾向于生成純相的γ-Fe4N，高于1.0則傾向于生成Fe3N。隨著氮化時間的增加，氮化程度更加徹底:枝狀表現(xiàn)為蜷曲狀增多，形貌越發(fā)不規(guī)則;片狀表現(xiàn)為表面紋路更加細小，溝壑狀更加明顯。本文還證實了不同形貌γ-Fe4N對于電磁波有不同的吸波能力。其

5、中，樹枝狀γ-Fe4N對7～18GHz頻段的高頻電磁波有較好的吸波性能，且吸收能力較強。當材料的匹配厚度為2mm時，對Fe和γ-Fe4N混合物，在5GHz處達到吸收峰值約-9.5dB，隨著匹配厚度增加，吸收逐漸移至低頻方向，吸收頻寬變小的同時吸收強度卻有所增大，當匹配厚度為3mm時，匹配厚度為3mm時，在3GHz處達到最大吸收峰-12dB。而片狀γ-Fe4N對2～6GHz等較低頻段的電磁波有一定的吸收能力，但效果不如枝狀γ-Fe4N顯著