《Fe3O4/ZnO複合網路結構的構築及磁-電阻抗匹配特性研究》是依託南京航空航天大學，由楊志鴻擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Fe3O4/ZnO複合網路結構的構築及磁-電阻抗匹配特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊志鴻
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
信息技術的不斷發展使電磁波在軍事和民用等領域的套用日益廣泛。研製高性能吸波材料對軍事目標隱身和民用禁止均具有重要的戰略意義。傳統的鐵氧體吸波材料面密度大、吸收頻帶窄、塗層厚度大，嚴重製約了其在武器隱身技術中的實際套用。為實現吸收強、頻頻寬、厚度薄、質量輕等新的隱身特性要求，需要降低鐵氧體使用密度並提高其衰減能力和阻抗匹配。但僅通過調節鐵氧體自身的結構和物性很難實現良好的阻抗匹配和吸收強度，已成為鐵氧體吸波材料套用中急需解決的關鍵問題之一。本項目擬採用化學方法在片狀鐵氧體顆粒上構築具有高介電損耗的棒狀ZnO網路結構，通過調控磁和電材料之間的比例、異質結構形貌、熱處理工藝等，來提高磁和電材料自身的磁損耗和電損耗以及磁電之間的阻抗匹配，實現優異的吸波性能，從理論上揭示磁電複合型吸波材料中磁材料與介電材料之間阻抗匹配的物理規律，為我國寬頻、強損耗電磁波吸收材料的發展提供理論和實驗依據。
結題摘要
傳統的鐵氧體材料存在密度大，塗層厚度大、吸收頻帶窄等缺點，無法滿足“薄、強、輕、寬”的要求，其在吸波領域的發展受到了限制。為了解決這些關鍵問題，一種最有效的途徑就是將電損耗型與磁損耗型吸波材料結合，增加磁損耗型吸波材料本身較低的電損耗，提升材料的整體電磁波衰減能力。與此同時，還減薄了塗層厚度，也解決了材料本身的質量重的關鍵問題。本課題一方面通過設計與製備具有代表性的鐵氧體磁性材料Fe3O4納米微粒的微觀形貌以及複合結構來提高吸收能力和降低密度，另一方面通過複合特殊形貌的介電損耗型材料來改善其吸波性能。(1)首先, 合成出包覆片狀MnO2得到卵黃-殼結構的Fe3O4@C@MnO2納米複合材料。基於此特殊的微觀卵黃-殼空心球結構以及碳和MnO2介電材料的引入，Fe3O4@C@MnO2納米複合材料具有優異的吸波性能，反射損耗可達-58.25db，吸收頻寬可達5.44GHz。該部分研究工作對多層介電損耗型材料在電磁吸波中的套用具有重要的指導價值。(2)其次，由於球形納米粒子受到Snoek極限和較大退磁因子的影響，難以進一步提高性能。因此, 製備得到Fe3O4@SnO2@MnO2納米複合材料。基於此特殊的微觀核殼結構以及SnO2和MnO2介電材料的引入，Fe3O4@SnO2@MnO2納米複合材料實現較為優異的吸波性能，反射損耗可達-50.4 dB，吸收頻寬可達到9.18 GHz。該部分研究工作對於提高鐵氧體材料吸波頻段提供了一條有效途徑。(3)最後，具有各向異性的磁性材料的磁化強度會受到外部磁場方向的影響，片狀材料的易磁化方向為平行於平面的方向。因此，通過水熱法製備出正六邊形片狀Fe2O3納米粒子，熱處理得到六邊形片狀Fe3O4納米粒子，對片狀Fe3O4進行面內取向，使得微片堆疊排布。由於片狀結構的存在以及對片狀納米粒子實施的取向分布，面內取向Fe3O4納米粒子的反射損耗可以達到-47.67 dB，相比於無規分布的Fe3O4納米粒子，反射損耗增加了258%。之後再合成出具有不同形貌的ZnO顆粒，厚度為1.65mm的ZnO納米花狀結構的最小RL值為-66.5dB。該部分研究工作為進一步鐵氧體與ZnO介電材料複合提供了理論和實驗依據。
