鐵氧體-表面碳層結(jié)構(gòu)控制及其電磁特性研究.pdf

1、伴隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，微波、毫米波器件大量使用，這也帶來(lái)了對(duì)抗電磁干擾與電磁波吸收、防護(hù)等技術(shù)日益增長(zhǎng)的需求，為此，開(kāi)發(fā)寬頻、高效、輕質(zhì)、多功能化的電磁波吸收材料受到了持續(xù)的關(guān)注。
　　M型六角鐵氧體由于具有良好的高頻段電磁特性而常作為一種可用的微波吸收介質(zhì)，然而其吸收頻帶窄，自身密度大以及在阻抗匹配上的不足極大地限制了其廣泛應(yīng)用。為了改善單一六角鐵氧體吸波性能，可通過(guò)元素?fù)诫s、納米化以及表面修飾改性等方法。
　　本文以

2、稀土摻雜M-六角鋇鐵氧體納米粉體為起始原料，設(shè)計(jì)通過(guò)高分子表面修飾、表面碳化對(duì)六角鐵氧體納米顆粒表面改性，探究表面修飾方法與碳化工藝對(duì)于鐵氧體表面結(jié)構(gòu)形成的調(diào)控關(guān)系，進(jìn)而研究鐵氧體表面修飾層對(duì)于六角鐵氧體電磁特性的影響。為此，本文開(kāi)展的研究工作主要包括:1）采用溶膠-凝膠自燃燒法制備鑭摻雜六角鋇鐵氧體納米粉體，進(jìn)而利用原位聚合工藝實(shí)現(xiàn)聚苯胺對(duì)鐵氧體表面改性，研究聚合工藝及聚合體系配方組成對(duì)于鐵氧體表面聚苯胺結(jié)構(gòu)的影響;2）利用熱碳化對(duì)表

3、面修飾聚苯胺的鐵氧體進(jìn)行碳化處理，形成表面碳化層結(jié)構(gòu)，并研究包括碳化溫度、碳化時(shí)間、升溫速率、氣氛條件等碳化工藝條件對(duì)于鐵氧體表面聚苯胺碳化過(guò)程及最終碳化產(chǎn)物與結(jié)構(gòu)的影響關(guān)系，探究納米鐵氧體表面聚苯胺碳化機(jī)制;3）研究不同碳化工藝條件六角鐵氧體表面聚苯胺碳化所形成碳化層組成與結(jié)構(gòu)對(duì)于鐵氧體電磁特性的影響關(guān)系，建立基于表面結(jié)構(gòu)調(diào)控電磁特性的規(guī)律;4）探索葡萄糖水熱碳化一步實(shí)施鐵氧體表面碳化層修飾的工藝方法，建立碳化結(jié)構(gòu)對(duì)于六角鐵氧體電磁特

4、性的影響關(guān)系。得到的主要結(jié)論如下:
　　1.采用溶膠-凝膠自燃燒法制備了單相的鑭摻雜M-六角鋇鐵氧體納米粉體，顆粒呈片狀，粒徑約為130nm;進(jìn)而采用苯胺原位聚合，對(duì)六角鐵氧體表面進(jìn)行聚苯胺修飾，隨著鐵氧體與苯胺單體比例從10∶3增加至10∶7，六角鐵氧體表面聚苯胺層厚度從53nm增加值133nm;
　　2.基于聚苯胺修飾的六角鐵氧體，通過(guò)熱處理工藝制各表面具有碳化結(jié)構(gòu)的六角納米鐵氧體。隨著碳化溫度從200℃增加500℃，表

5、面聚苯胺經(jīng)歷摻雜態(tài)、本征態(tài)、交聯(lián)態(tài)直至碳化。真空氣氛條件，可有效地提高碳化程度，優(yōu)化碳化工藝包括碳化溫度、升溫速率、碳化時(shí)間，得到最佳的碳化條件為:碳化溫度500℃、升溫速率2℃/min、碳化時(shí)間2h。改變六角鐵氧體表面聚苯胺不同厚度，經(jīng)碳化后，獲得碳化層50-120nm的六角鐵氧體
　　3.聚苯胺表面修飾的M-六角鋇鐵氧體，其介電常數(shù)會(huì)明顯變高，介電損耗由于界面極化增加而增大，磁導(dǎo)率基本不變;經(jīng)熱碳化后所得具有表面碳化結(jié)構(gòu)的M-