铁磁性纳米粒子电磁性能及表面改性研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文
摘要
本文采用直流电弧等离子体法分别在和甲烷气氛下制
备了等多种磁性纳米粒子。使用了
光电子谱技术、气体分析、化学分析、振动样品磁强计、
网络分析仪、涂层表面电阻率对角线测量技术等多种分析手段,对铁磁性纳米粒子的
晶体结构、微观形貌、表层结构、成份、粒度、室温磁性、微波电磁参数、导电性能
等进行了研究。用稀盐酸去除纳米镍粉表面的氧化层,然后采用十二烷基苯磺酸钠
、油酸、聚苯胺、硅烷偶联剂对纳米镍粉进行表面改性。使用了活
化指数实验、红外光谱、热重分析等多种分析、测试手段,对改性效果进
行了研究。
在气氛下制备的纳米粒子表层为金属
氧化物。在频率范围内,纳米粒子的介电损耗能力优于纳米粒
子,原因为铁氧化物的含量大,并且铁氧化物的介电性好。纳米粒子分别在
处对电磁波出现磁损耗吸收峰,而。纳米粒子在频
率范围内没有出现磁损耗吸收峰。通过比较几种合金纳米粒子的电磁参数,
发现可以通过调节纳米粒子中两种元素的配比来展宽磁损耗吸收频带。以前
述几种纳米粒子为填料的涂层导电率都较低,这种性质提高了材料的阻抗,能够使更
多的电磁波进入吸波材料内部,被吸收损耗。在甲烷气氛下制备的纳米
粒子的表层为碳膜,碳膜的存在提高了、纳米粒子的抗氧化能力
〕纳米粒子在频率范围内对电磁波的介电损耗能力分别为氧化物包覆
纳米粒子的倍和倍,并且具有频响效应纳米粒子对电磁波的磁
损耗能力为氧化物包覆。纳米粒子的倍。
根据几种改性剂的改性效果和改性后纳米镍粉的微波电磁参数侧试结果可知
硅烷偶联剂对纳米镍粉能够达到理想的改性效果,改性纳米镍
粉具有较好的抗氧化能力,提高了纳米镍粉的介电损耗和磁损耗能力。
关键词直流电弧等离子体法铁磁性纳米粒子电磁参数表面改性
铁磁性纳米粒子电磁性能及表面改性研究

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独创性说明
作者郑重声明本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究
工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方
外,论文中不包含其他人己经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得
大连理工大学或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作
的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢
意。
作者签名日期
大连理工大学硕十学位论文
第一章绪论
选题背景和意义
随着现代科学技术的迅速发展,电磁波辐射对环境的影响日益增大。电磁辐射通
过热效应、累积效应对人体造成直接或间接的伤害,并会成为电子电器制品正常运行
的突出障碍。采用吸波材料抵挡并削弱电磁波辐射是防止电磁波污染的一种重要方
法。此外现代战争中,雷达技术得到了广泛使用,其核心就是一方释放宽频率和波长
的强电磁波以探测对方位置并实施打击,如果采用吸波材料装备武器系统就能够将照
射到其表面的电磁波吸收损耗掉,而不是反射回去,从而提高了武器系统的突防能力
和纵深打击能力。因此在民用和军用领域吸波材料的开发和运用有着重要的战略意义
和现实意义。通常材料对电磁波的反射或吸收性能取决于材料的内部微观结构、组成
和表面特征,是材料特征的反映。传统的吸波材料有铁氧体、金属微粉、钦酸钡、碳
化硅、石墨、导电纤维等,它们通常都具有吸收频带窄、密度大等缺点而新型吸波
材料则包括纳米材料、多晶铁纤维、手性材料、导电高聚物及电路模拟吸收材料等,
它们具有不同于传统吸波材料的新吸波机理时,。
纳米材料作为当今材料科学的前沿,被认为是材料功能发生飞跃的关键。纳米材
料是指材料组分特征尺寸在的材料。它具有极好的吸波特性,具有频带宽、
兼容性好、质量小和厚度薄的特点,是一种有发展前途的雷达吸波材料。目前,国内
外研究的纳米微波吸收材料主要包括如下几种类型纳米金属与合金吸收剂,纳米氧
化物吸收剂,纳米吸收剂,纳米铁氧化物吸收剂,纳米石墨吸收剂,纳米
和吸收剂,纳米金属膜绝缘介质膜吸收剂,纳米导电聚合物吸收剂,纳米
氮化物吸收剂,手征和纳米磁性金属粒子的复合吸收剂,
性复合吸收剂等。我国对纳米隐身材料的研究虽然取得了一定的成效,但和发达
国家相比有一定的差距,所以应继续加大这方面的研究和投入,使我国的隐身技术迈
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目前可以宏量生产以铁、钻、镍为代表的磁性纳米颗粒和碳包覆纳米胶囊,为
适应吸波材料的发展,
它们的电磁特性。复介电常数和复磁导率是衡量吸波材料电磁特性的重要参数,也是
进行微波设计的重要参数。因此,需要测定磁性金属粉在微波频段的电磁性能,为今
法杜台丽材魁的由久可竟