碳纳米管/磁性纳米颗粒复合粉体的调控和高频电磁特性研究

通讯和计算机的高速发展对在高频范围内工作的高性能吸波材料具有很强的需求，要求材料具有更高的共振频率和更大的吸波带宽。我们前期的研究工作表明高频磁性的多种共振机制的叠加是获得大吸波带宽的关键，材料的形状各向异性的有效利用是提高材料共振频率的有效途径。要解决的问题是在提高材料共振频率的同时如何得到更大的吸波带宽。本项目将采用化学制备加气氛处理的方法制备碳纳米管/Fe基磁性纳米金属复合粉体，系统研究调控磁性纳米颗粒尺寸和形状的制备条件，对复合粉体的结构和形貌进行表征，测量其静态磁性和高频电磁特性，建立高频磁性的多共振现象和纳米颗粒尺寸、形状、磁性相互作用之间相互关联的微观机制，获得具有优良吸波性能的复合材料。通过对此种复合粉体全面系统深入的研究，为新型微波吸收材料的开发研制提供实验与理论依据。

通讯和计算机的高速发展对在高频范围内工作的高性能吸波材料具有很强的需求，要求材料具有更高的共振频率、更大的吸波带宽以及轻量化的吸波体。本项目利用化学制备加气氛处理的方法制备碳纳米管/Fe基磁性纳米金属复合粉体。发现MWCNTs/Fe在2.04-3.47 GHz处具有小于-20dB的反射损耗，厚度为3.36-5.57 mm，而在2.68 GHz和4.27mm处的最佳反射损耗为-39dB。MWCNTs/Fe可作为S波段（2-4 GHz）优良的轻量化吸波体材料。而对于MWCNTs/FeNi，在2.72-18.0 GHz处具有小于-20dB的反射损耗，厚度为1.21-6.00 mm，在12.09 GHz和1.79 mm处的最佳反射损耗为-47.6dB。MWCNTs/FeNi可作为多波段范围可调的轻量化吸波体材料。对于碳纳米管/Fe基磁性纳米金属复合粉体, 微波吸收频率遵从λ/4模型。系统研究了控制吸波体的剩磁对自然共振和交换共振的叠加进行有效调控。同时发现直径8nm的碳纳米管可作为X波段超轻量化吸波体材料。此外，在研究过程中系统深入研究了超细8nm的Fe3O4粉体和多铁BiFeO3粉体可作为优良吸波材料，同时发现BiTiO3/Fe双层膜的微波损耗增强现象。