基于NiFe合金的磁涡旋薄膜制备及其可调控电磁性能研究

NiFe alloy is a kind of low magnetocrystalline anisotropy material. The NiFe-based magnetic vortex material can have many kinds of ground states with different magnetization distributions. Different ground states have different microwave response characteristics, and can be converted by magnetic field excitation. So the NiFe magnetic vortex patterned film under field excitation is a promising intelligent adjustable microwave stealth material. Based on the analytical and numerical micromagnetism, the theoretical model of the ground state of the magnetocalization distribution of NiFe magnetic vortex will be established, and the microwave resonance model of NiFe magnetic vortex ground state will be improved. The shape, size and distribution of different graphic elements will be studied. The static and microwave magnetic response characteristics of the NiFe ferromagnetic micrometers were studied. The dynamic behavior of NiFe ferromagnetic micromachined films will be studied by studying the constant magnetic field and pulsed magnetic field excitation mechanism of NiFe magnetic vortex, and the tunable mechanism will be reviewed. With the new NiFe magnetic patterned material excitation method optimization, microwave performance can be adjusted under weak magnetic field . In this project, a new type of NiFe magnetic vortex film material can be researched by theoretical calculation, simulation and experiment, and the microwave electromagnetic absorption can be controlled.

NiFe合金是一种低磁晶各向异性材料，以其为基体的磁涡旋材料可具有多种不同磁化分布的基态，不同基态具有不同的微波响应特性，且之间可通过磁场激励实现转换，因此场激励下的NiFe磁涡旋图形化薄膜是一种极具前景的智能可调控微波隐身材料。本项目利用解析和数值微磁学，建立NiFe磁涡旋的磁化分布基态的理论模型，并完善现有的NiFe磁涡旋基态的微波共振模型，研究不同图形化单元形状、尺寸和分布下磁涡旋薄膜的静态和微波磁响应特性；研究NiFe铁磁微米图形化的制备工艺，并通过对NiFe磁涡旋的恒定磁场和脉冲磁场激励机制的研究，阐明NiFe铁磁微米图形化薄膜的动态响应调控机制；通过对新型NiFe磁涡旋材料的激励方式优化，实现弱磁场下的微波性能可调控。本项目通过理论计算、模拟仿真和实验相结合，最终可制备出一种新型NiFe磁涡旋薄膜材料，并实现微波电磁吸收可控。

在下一代飞行器全向隐身和高温隐身材料的需求背景下，本项目提出一种基于 NiFe 低磁晶各向异性合金的磁涡旋阵列结构薄膜，是可应用在 0.5-18GHz 频率范围的智能电磁波吸收材料，有望在实现微波电磁性能弱磁场可调控的同时，保持厚度薄、轻质、频带宽以及高效吸收的特点。项目完成了NiFe磁涡旋基态与动态响应的理论研究工作，完成了NiFe铁磁微米图形阵列磁化基态的微磁模拟研究工作，完成了不同磁化基态NiFe铁磁微米图形阵列的动态响应微磁模拟研究工作，完成了NiFe铁磁微米图形阵列的制备工艺研究工作，完成了NiFe铁磁微米图形阵列的外场激励及测试工作。工程化NiFe基电磁吸收薄膜的介质底层的设计机制的研究内容。本项目实现了一种可在0.5-18GHz 频率范围的智能电磁波吸收材料，该材料由镀在硅片上的图形化NiFe薄膜构成，通过稳恒外场的添加，涡旋态NiFe薄膜的共振频率可以移动，或分解成更多共振峰，具有智能吸波材料的潜力。另外，本项目重点研究了低磁晶各向异性材料NiFe合金的涡旋态结构的高频磁特性，发现这种涡旋态结构的共振频率可提高至X波段（8-12GHz）甚至更高。项目因此开展了低介电介质层薄膜的相关研究工作，采用微晶玻璃，在金属表面得到了介电常数为6的超低介电膜。在下一步可将X波段涡旋态结构镀在超低介电膜上，从而可直接应用在航空合金表面。