过渡金属掺杂铁酸铋高频电磁响应及微波吸收机制研究

It is an urgent and challenging subject to study on the manipulating electromagnetic parameters, dielectric response for the development of effective broadband microwave absorbing materials. BiFeO3 provides a new strategy to design microwave absorbing materials, although it is a multiferroic material with weak magnetism and mismatch parameters, In present research, BiFeO3 doped by Co, Mn, Cr and other transition metal will be researched systematically to develop effective materials. Doping by transition metal changes material microstructure parameters and charge distribution, enhances the magnetic properties, and improves the microwave electromagnetic loss. BiFeO3 doped by transition metal will meet the demand of microwave absorption materials. The microwave response influenced by doping, including polarization, magnetization, and multiple interfacial polarizations will be analyzed, which can provide the basis for the evolution of absorbing material design. The theory to design absorbing material will be found by controlling electromagnetic properties of multiferroic materials. This project aims to explore microwave energy attenuation and the physical essence, provides a new academic idea for stealth materials design, and promotes the multidisciplinary innovation.

吸波材料微波响应机制及电磁参数调控是研发宽频高效吸波材料的科学基础，也是隐身科学技术领域需求迫切且富有挑战性的课题。近年来，铁酸铋作为一种多铁材料，为新型微波吸收材料开辟了新思路，然而其磁性较弱且电磁参数匹配性差。为了解决这一技术瓶颈问题，本项目拟探索Co、Mn、Cr等过渡金属掺杂铁酸铋电磁特性及微波吸收特性的基础研究，通过调控其微结构和电子结构，增强其磁性能，提高微波电磁损耗，满足高效宽频强吸收的要求。通过系统的理论和实验研究，揭示过渡金属掺杂对多铁性材料微波响应机制，包括极化、磁化、界面极化等多重弛豫的作用，掌握其电磁特性及微波吸收性能行为规律及其性能调控策略，为高效宽频吸波材料设计提供科学依据。本项目旨在探索掺杂铁酸铋的微波吸收来源、揭示其微波能量衰减物理本质，为设计高性能吸波材料提供新理论和新方法支撑，实现吸波材料创新，促进隐身科学技术发展。同时，本项目有益于多学科交叉创新。

本项目以单相多铁性材料铁酸铋（BiFeO3）为研究对象，通过 Co、 La、 Nd 等过渡金属元素掺杂，调控材料的微结构参数和电子结构，增强材料的磁性能及其微波吸收，考察不同掺杂元素和掺杂浓度对电磁特性频率依赖关系的影响， 研究过渡金属掺杂对材料的微波电磁响应的作用，从而实现电磁参数调控，深入研究电磁作用机制，为设计高性能宽频带微波吸波材料提供基础。因此，本研究属于材料物理性能研究中的挑战性课题。通过本项目研究，旨在为宽频高效吸波材料设计提供新学术观点和技术思路，有力促进我国隐身科学技术进步。同时，本项目还有益于推动微波器件、电磁屏蔽与防护、信息安全与对抗、电磁污染与疾病预防等相关学科或技术的发展。