间隙型稀土-过渡族金属间化合物磁各向异性的调控及新型高频磁性材料研究

Interstitially modified rare earth-transitional metal compound is a kind of novel magnetic materials showing a variety of magnetic structures. According to our many years researches in the interstitial-atoms modified rare earth-iron nitrides, we found that it not only can be developed into high performance hard magnet but also a potential candidate for novel magnetic wave absorbing materials . This family of compound meets the requirements of high saturation magnetization, high Curie temperature, high magnetic anisotropy, high resistivity and corrosion resistance etc. for high frequency magnetic materials. We will try to develop novel high frequency microwave absorption materials based on these compounds, and do further study on the modification of their magnetic properties. We will focus on the modification of the magnetocrystalline anisotropy and the influence of magnetocrystalline anisotropy on the high frequency magnetic physics and mechanism; Based on the developed technology for the bonded magnet, the high stability soft magnetic absorbing material with high cut-off frequency will be developed and realized in a large-scale. This will help to go beyond the limitations of traditional Snoek limit for the microwave absorbing materials, and solve the problem which traditional microwave ferrite can't achieve high resonance frequency, and at the same time the problem of high permeability. This work is not only beneficial to the high frequency magnetic physics and the understanding on the rare earth base materials but also further expand the high-tech applications of the rare earth based materials, especially for rare earth balance and utilization of our national resources. If it can be successfully applied in the fields of high frequency communication, stealth, information and communication technologies, it is of strategic significance for national security, aerospace and rare earth industry.

间隙型稀土-过渡族金属间化合物是一类呈现多种多样磁性的新型功能材料，根据我们长期对其磁各向异性的研究，发现其不仅能被开发成优异的永磁材料，而且还有成为新一代高频软磁材料的巨大潜力。本项目结合我国稀土资源丰富的特点，利用间隙型稀土-过渡族金属间化合物高饱和磁化强度、高居里点、磁晶各向异性场可调和耐腐蚀好等可能实现优良高频磁性的特点，系统研究该类化合物的磁性调控，尤其重点研究磁晶各向异性的调控及其对高频磁性的影响和物理机制，突破传统高频磁性材料的Snoek理论极限，开发新型电磁波吸收材料，最终结合我们开发的粘结磁体技术，实现高性能吸波材料的规模化制备。该工作的开展，不仅有利于探讨和理解其高频磁性的物理机制，改进传统微波磁性材料难以同时保持高共振频率和高磁导率的不足，而且有助于拓展稀土材料在通讯、航空、国防和抗电磁污染等高科技领域的应用，对我国国防安全和稀土资源的综合利用具有重要意义。

随着电子信息产品的高频化、轻量化、小型化和高性能化的迅猛发展，迫切要求磁性电子材料在高频（GHz频段）条件下不仅要具有优良的磁电性能：高磁导率、高饱和磁感应强度、高有效电阻率等，而且要显示出宽频和宽温使用特性。而目前使用的传统铁氧体磁性材料在GHz下难以实现高磁导率，已不能满足现代通讯和计算技术微型化和高频化的发展需求，因此研究和开发具备优异综合磁性能的新型磁性材料是高频应用中面临的重要科学问题。本项目通过利用间隙和替代原子效应调制稀土-过渡族金属间化合物的磁性，实现材料的磁晶各向异性等参数的调控与可控制备，研究提高其高频性质的新机制，建立了描述稀土基功能材料的电磁特性的有效机制和理论，开发了具有高Snoek极限的稀土R-T-X软磁材料，改善传统微波材料不能同时达到的高共振频率和高磁导率的不足，设计并获得具有良好电磁匹配的可在GHz工作的R-T-X基器件，可为我国的信息通讯、国防安全提供新的材料和技术。取得的重要结果有：发现了六角晶系下锥面各向异性的材料具有更加优异的高频磁性，拓展了高频磁性材料开发的体系；实现了电磁波吸波过程的能量损耗中磁损耗和介电损耗的直接定量分析和应用，提出了多层电磁波吸收材料的结构设计方案，发现层状复合材料可实现更优秀的吸波性能；研发并合成了多个系列的高性能电磁波吸收材料，其中包括高丰度稀土Ce和Y的2:17和2:14:1型稀土-铁金属间化合物；最终开发了使用稀土高频软磁复合材料的高频开关电源样机和高频吸波板。依托本项目，在国内外杂志发表带标注文章57篇，申请专利12项(包括两项国际专利)，已授权10项，获软件著作权一项，培养博士后1 名，研究生14 名，毕业10人，组织国际会议一次和国内会议两次，并做各种会议邀请报告10余次， 获省部级和部门奖励多项。