片狀磁性金屬及合金納米顆粒的微波磁性與微波吸收特性研究.pdf

1、片狀磁性金屬及合金納米顆粒具有高的飽和磁化強(qiáng)度，同時(shí)具有納米顆粒的小尺寸效應(yīng)和強(qiáng)的形狀各向異性，有望在高頻微波波段具有高的磁導(dǎo)率，成為高效的微波吸收劑。但目前尚未見(jiàn)有關(guān)片狀磁性金屬及合金納米顆粒的微波磁性及其作為微波吸收劑的微波吸收性能的報(bào)道。 本工作采用一種簡(jiǎn)單的液相化學(xué)還原方法，以O(shè)H<'->離子為形狀控制劑，成功制備了片狀的Co、Ni、Ni<,1-x(x=0.1-0.5)和Fe<,0.2>(Co<,1-x>N

2、i<,x>)<,0.8>(x=0.2，0.4，0.6，0.8)金屬及合金納米顆粒。采用液相化學(xué)包覆技術(shù)實(shí)現(xiàn)了片狀納米顆粒表面的二氧化錳包覆。將表面包覆了二氧化錳的納米片與固體石蠟均勻混合，制備成具有高電阻率的復(fù)合材料，系統(tǒng)研究了它們的微波性質(zhì)和微波吸收特性。并做了有關(guān)片狀磁性納米顆粒本征磁導(dǎo)率推導(dǎo)的工作。主要結(jié)果如下： (1)所制備的Co、Ni、Ni<,1-x>Fe<,x>(x=0.1-0.5)和Fe<,0.2>(Co<,1-x

3、>Ni<,x>)<,0.8>(x=0.2，0.4，0.6，0.8)金屬及合金顆粒均為片狀。納米片的直徑在50-150 nm的范圍，納米片的厚度在10-20 nm之間。 (2) 通過(guò)液相化學(xué)包覆技術(shù)實(shí)現(xiàn)了片狀的 Co、Ni、Ni<,1-x>Fe<,x>(x=0.1-0.5)和Fe<,0.2>(Co<,1-x>Ni<,x>)<,0.8> (x=0.2，0.4，0.6，0.8)金屬及合金納米顆粒表面的二氧化錳包覆。 (3) 對(duì)

4、Co、Ni、Ni<,1-x>Fe<,x>(x=0.1-0.5)和Fe<,0.2>(Co<,1-x>Ni<,x>)<,0.8> (x=0.2，0.4，0.6，0.8)金屬及合金納米片復(fù)合材料的微波復(fù)數(shù)介電常數(shù)進(jìn)行了研究，復(fù)合材料均具有較低的介電常數(shù)。由于界面極化，鈷納米片體積濃度為13％的復(fù)合材料的復(fù)數(shù)介電常數(shù)在8.5 GHz附近出現(xiàn)頻散現(xiàn)象。不同鎳納米片體積濃度(9％、12％、和17％)的復(fù)合材料的復(fù)數(shù)介電常數(shù)在0.1-10 GHz頻率

5、范圍內(nèi)基本為常數(shù)。復(fù)數(shù)介電常數(shù)的值隨著鎳納米片體積濃度的增加而增加。不同成份的Ni<,1-x>Fe<,x>(x=0.1-0.5)合金納米片質(zhì)量百分比約為75％的復(fù)合材料的復(fù)數(shù)介電常數(shù)在0-1-18 GHz頻率范圍內(nèi)均基本為常數(shù)，介電損耗角正切tanδ=ε″ε′均基本小于0.05。不同成份的鐵鈷鎳合金納米片質(zhì)量百分比約為80％的復(fù)合材料的復(fù)數(shù)介電常數(shù)在0.1-18 GHz頻率范圍內(nèi)均基本為常數(shù)。實(shí)部ε的值基本均在9.5-13.5的范圍內(nèi)，

6、虛部ε″的值均在0.5左右。 (4) 對(duì) Co、Ni、Ni<'1-x>Fe<,x>(x=0.1-0.5)和Fe<,0.2>(Co<,1-x>Ni<,x>)<,0.8>(x=0.2，0.4，0.6，0.8)金屬及合金納米片復(fù)合材料的微波復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率進(jìn)行了研究，均在微波頻率范圍內(nèi)顯示多個(gè)共振峰，第一個(gè)共振峰為一致自然共振峰，其它為非一致交換共振峰。鈷納米片復(fù)合材料的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率在0.1-18 GHz的頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)寬化的共振峰。在鎳

7、納米片體積濃度較低的復(fù)合樣品中可觀察到更多的共振峰。共振頻率隨著鎳納米片體積濃度的增加而向低頻方向移動(dòng)。Ni<,1-x>Fe<,x>(x=0.1-0.5)合金納米片復(fù)合材料的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的值隨著鐵含量的增加，均有所上升，一致自然共振峰的共振頻率隨著鐵含量的增加而向高頻方向移動(dòng)。Fe<,0.2>(Co<,1-x>Ni<,x>)<,0.8>(x=0.2，0.4，0.6，0.8)合金納米片復(fù)合材料的自然共振峰的寬度隨著鎳含量的增加而變窄，峰值隨

8、著鎳含量的增加而增大，共振頻率隨著鎳含量的增加向低頻方向移動(dòng)。 (5) 對(duì)Co、Ni、Ni<,1-x>Fe<,x>(x=0.1-0.5)和Fe<,0.2>(Co<,1-xNi<,x>)<,0.8>(x=0.2，0.4，0.6，0.8)金屬及合金納米片復(fù)合材料的微波吸收性質(zhì)進(jìn)行了研究。厚度為1-4 mm，鈷納米片體積濃度為13％的復(fù)合材料在2-12.5 GHz頻率范圍內(nèi)反射系數(shù)R小于-10 dB(>90％能量吸收)。可以通過(guò)調(diào)節(jié)鎳

9、納米片復(fù)合樣品的厚度和復(fù)合樣品中鎳納米片的體積濃度來(lái)調(diào)節(jié)鎳納米片復(fù)合樣品的微波吸收性質(zhì)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)鎳鐵合金納米片的成份、體積濃度及復(fù)合材料的厚度來(lái)調(diào)節(jié)鎳鐵合金納米片復(fù)合材料的微波吸收性質(zhì)。通過(guò)提高復(fù)合材料中鎳鐵合金納米片的濃度實(shí)現(xiàn)了在低頻準(zhǔn)微波帶1-3 GHz的良好微波吸收性能。不同成份Fe<,0.2>(Co<,1-x>Ni<,x>)<.0.8>(x=0.2，0.4，0.6，0.8)合金納米片質(zhì)量百分比約為80％的復(fù)合樣品在高頻微波段