滲流型鐵電鐵磁復相高性能吸波材料的製備與性能研究

《滲流型鐵電鐵磁復相高性能吸波材料的製備與性能研究》是依託浙江大學，由杜丕一擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：滲流型鐵電鐵磁復相高性能吸波材料的製備與性能研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：杜丕一
• 項目類別：面上項目

項目摘要

隨雷達、微波通訊和航空航天等科學技術的發展，隨電子原器件及設備的小型化和高度集成化，微波、電磁波吸收材料的套用日趨廣泛。本項目以研究製備一種新型高性能鐵電鐵磁兩相複合吸波材料為目標，通過引入滲流概念，為實現超高性能化提出了全新思路。項目在複合體系中通過原位複合工藝，控制在大量的鐵磁相顆粒周圍被一層極薄鐵電相包裹，產生非線性滲流效應，實現材料的超高介電性、高磁性和高損耗共存，突破了複合材料體系中通常出現的一相性能會受另一相影響大幅下降而無法同時獲得高性能的難題，使復相材料的各單項性能比複合前材料都有極大幅度的提高。滲流型吸波材料兼具鐵電、鐵磁性能的特點及超高性能的同時獲得，可滿足材料對性能匹配調節和高效吸收的要求，有利於大幅提高對電磁波的哀減能力並使吸波效果有突破性改善，這為新型高性能吸波材料的開發提供了新的研究思路。初步研究已經取得了重要結果。項目的研究將為相關材料性能突破起到重要作用。

結題摘要

隨雷達、微波通訊和航空航天等科學技術的發展，微波、電磁波吸收材料的套用日趨廣泛。本項目以研究新型高性能鐵電鐵磁複合性能吸波材料為目標，研究了鐵電鐵磁兩相複合吸波材料和單相磁、電複合性能吸波材料。 針對復相材料，從基礎問題研究入手，在復相體系中引入滲流原理，通過控制體系中實現在大量的鐵磁相顆粒周圍包裹一層極薄鐵電相，獲得了高滲流閾值復相體系，實現了材料的超高介電性、高磁性和高損耗共存，突破了複合材料體系中通常出現的一相性能會受另一相影響大幅下降而無法同時獲得高性能的難題，使復相材料的各單項性能比複合用的相應單相材料都有極大幅度的提高，以此成功調節實現了材料本身電磁性能與材料對電磁波吸收之間的有效匹配，大幅提高這類復相體系對電磁波的哀減能力並使吸波效果有突破性改善，吸收峰值在37GHz處為-35dB~-50dB,吸波頻寬約為6-7GHz。較普通的鐵電鐵磁混合粉體相應值提高約40%~100%。衰減常數達到400GdB~800GdB。 針對單相材料，通過在本身具有優越鐵磁性能的鋇鐵氧體中選擇性定位摻雜，利用摻雜高價離子取代鐵氧體中鐵離子，使特定位置的鐵離子變價從而形成特徵偶極子對，以此通過大大提高鐵氧體介電性能，特別是同時提高高頻毫米波頻率下的介電性能，成功實現了對單相材料磁、電性能的調節和高效匹配，大大降低了吸收匹配厚度和提高了單位材料厚度的吸收強度。以摻鋯鐵氧體為例，在~35GHz毫米波頻段下的匹配厚度可達1mm以下，比目前已經報導的要薄1.5~3倍，基於其介電常數和復磁導率仍然接近，吸收峰值保持在~50 dB，單位厚度的電磁吸收率因而達0.156%/um，是一般材料的2~5倍；進一步，通過這種鐵離子的變價，控制鐵氧體多自旋因子的產生，實現多共振磁損耗進而產生多損耗吸收，大大拓寬了吸波頻寬，單一材料的吸收頻寬可達到12GHz以上，是目前報導的2~4倍。 通過控制不同的摻雜量可控制材料具有不同的矯頑力，實現了多自旋共振出現頻率的相應變化，從而使損耗吸收頻率相應改變。依此，利用不同組成體系的複合成功解決了不同多共振頻率在一個體系中的疊加共存問題，成功使複合材料表現出更多共振峰行為，在頻率拓寬的同時，不同頻段吸收強度得到均化，吸收頻段範圍內吸收強度差值小於1.5dB。 項目工作為新型高性能吸波材料的開發提供了新的研究思路和新體系。研究取得的重要結果為開發相關領域的套用打下了