《納米磁性金屬及其複合材料的設計合成和吸波規律》是依託哈爾濱工業大學，由韓喜江擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米磁性金屬及其複合材料的設計合成和吸波規律
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：韓喜江
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面對高速發展的電子工業和日趨緊張的國際形勢，迫切需要研發高效的電磁波 吸收材料來解決電磁污染（干擾）問題和推動軍事隱身技術。本項目擬採用化學還原和輻射還原兩種方法，通過對納米磁性金屬製備工藝參數和化學組成的調控，實現對納米磁性金屬的可控制備，並系統研究產物形貌、尺度、化學組成、分級結構與電磁性能之間的關係，揭示其中規律，實現特定結構納米磁性金屬的設計合成與功能增強。採用碳材料、導電聚合物、金屬氧化物等對其進行表面修飾，最佳化電磁性能，達到介電常數與磁導率相匹配、微波電磁參量回響特性良好，以獲得在1-18 GHz寬頻範圍內具有高效吸波性能的複合材料。通過對複合材料結構、組成及電磁性能的系統研究，並結合有效的計算化學手段及電磁波傳播理論和模型，探索複合材料的吸波規律，為高效吸波材料的研製提供一定的科學依據，力爭得到自主智慧財產權的新型吸波材料，同時提升我國在軍事隱身領域的競爭實力。
結題摘要
本項目按研究計畫進行，完成了所有研究內容，達到了既定研究目標。項目從磁性金屬的合成入手，通過對製備工藝的最佳化與調控，成功製備了一系列具有高效電磁波吸收性能的磁性金屬材料。並通過表面修飾和原位熱解等方法，實現了磁性金屬基複合材料的構築，最佳化了電磁參數和吸波性能。基於研究計畫，本項目的主要研究內容可歸納為以下四個方面： (1)磁性金屬的可控制備及性能最佳化：利用化學還原、前驅體導向和γ輻射法製備了不同結構的磁性金屬材料，研究發現，磁性金屬的晶相、形貌、化學組成等會顯著影響材料的電磁性能，通過調控反應條件，可以控制磁性金屬材料的組裝過程，進而調控其電磁性能與吸波性能；(2)磁性金屬表面塗層研究：通過表面修飾的方法在磁性金屬表面分別構築了SiO2、SiO2/ZrO2、C、AlPO4四種塗層，研究發現，四種塗層都能明顯提升磁性金屬的抗氧化能力，其中AlPO4效果最為明顯，通過調變表面AlPO4層的厚度，可以最佳化複合材料的電磁性能改善特性阻抗匹配，從而顯著提升複合材料的吸波性能和使用時效；(3)磁性金屬/碳複合材料的設計合成：採用MOFs衍射的方法製備了Fe/C和Co/C複合材料，研究發現，碳組分可以有效調節複合材料的介電損耗行為，同時該方法得到的材料具有良好的化學均勻性，能夠使各種極化損耗機製得以強化；另外，以普魯士藍類似物為前驅體可以得到組成可控的FeCo合金/碳複合材料，Fe/Co比例的變化不僅影響磁性顆粒的晶相，同時能夠調變碳骨架的石墨化程度，使吸波性能得以進一步增強；(4)純碳吸波材料的結構設計與性能強化：在純碳材料中設計了有利於電磁波損耗的微觀結構，如卵殼結構和三明治結構，研究發現這些特殊結構不僅能夠改善材料的特性阻抗匹配，同時可以形成多重的反射損耗機制，使得純碳材料的吸波性能足以媲美磁性的複合材料。項目執行過程中對各種吸波材料的製備和相應電磁波損耗機制進行了深入研究，為後續工作提供了一定的理論指導和科學依據。
