非磁性掺杂SiC高温吸波材料的制备、掺杂机理及性能研究

随着隐身和电磁兼容技术的飞速发展，对新型吸波材料的要求日益提高。本项目提出以机械活化技术与燃烧合成相集成的技术制备非磁性掺杂SiC高温吸波材料。充分利用该集成技术升温速率快、反应温度高、反应速率快的特点，制备不同结构的掺杂量可控的非磁性掺杂SiC粉末。系统研究各种工艺参数对SiC的晶型、形貌、颗粒尺寸以及掺杂浓度的影响规律，揭示SiC粉末的掺杂机理和结构控制机理；系统研究掺杂类型、掺杂浓度、晶型、微观形貌、颗粒尺寸对非磁性掺杂SiC粉末的介电性能的影响规律，揭示不同类型非磁性掺杂SiC的吸波机制、频率响应特性、频率色散机理；研究非磁性掺杂SiC的氧化性能，揭示氧化机理，建立微观氧化模型；最终建立SiC吸波材料的非磁性掺杂－结构－温度－频率－性能之间的关系规律，为实现SiC吸波材料的耐高温、宽带、强吸收提供制备技术和理论支撑。

本项目主要开展了不同元素掺杂3C-SiC材料的制备工艺、掺杂机理，以及不同掺杂3C-SiC的光电性能、高温吸波性能等方面的研究工作。采用机械活化与自蔓延高温合成相结合的方法，在氩气气氛中制备出Ni、Co、Fe、Ti和B掺杂3C-SiC纳米材料。获得了不同元素掺杂SiC的制备技术路线和相应工艺参数，并研究了掺杂元素对于反应温度、产物相组成以及微观结构的影响规律。利用不同合成方法，开展了SiC纳米材料形貌控制研究，制备出性能良好的SiC纳米线。利用荧光光谱、拉曼光谱以及不同温度介电测试手段，系统分析了掺杂元素及温度等参数对3C-SiC光学、介电及吸波性能的影响规律。采用第一性原理开展了Ni、Co、Mn、Fe、Cr、Ti六种元素掺杂3C-SiC光电性能研究，研究了不同掺杂对3C-SiC的能带结构、态密度、介电性能和吸收谱的影响规律，从物理本质出发，探索了掺杂元素对3C-SiC光电性能的影响行为。培养博士生2名，硕士生2名，共已经发表SCI收录论文11篇，申请发明专利4项。