鐵氧體吸波性能的研究與進展

陳 星

（沈陽師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，遼寧沈陽 110000）

鐵氧體吸波性能的研究與進展

陳 星

（沈陽師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，遼寧沈陽 110000）

鐵氧體在吸波領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，因其具有良好的吸波性能。簡述了吸波材料的吸波原理，從結(jié)構(gòu)、性能、以及稀土摻雜等方面介紹了作為吸波材料重點之一的鐵氧體的研究進展。

吸波材料；鐵氧體；稀土摻雜；研究進展

近些年科技越來越發(fā)達，人們的生活中越來越離不開電子產(chǎn)品，但是人們在享受方便的同時也收到電磁波的輻射。而為了使軍事上具有較高地位，各國都致力于新式武器的開發(fā)，電磁波作為重要角色，日益被人們重視。在吸收電磁波方面鐵氧體吸波材料能發(fā)揮很大作用，還可以減少電磁干擾，在價格上也相對經(jīng)濟適用，所以得以大力推廣。

1 吸波材料的基本工作原理

目前，各國以微波雷達作為探測目標(biāo)的主要手段，微波雷達利用的原理是電磁波在傳播過程中如果遇見介質(zhì)變化就會在界面感應(yīng)電磁流并且向四周輻射電磁能，從而判斷目標(biāo)的大小、距離、方位等。而我們所說的隱身就是避免產(chǎn)生感應(yīng)電流，可以通過材料設(shè)計實現(xiàn)，也可以避免天線電磁能的輻射，主要靠改變外形來實現(xiàn)。

2 鐵氧體吸波性能影響因素研究進展

2.1 吸波性能的影響因素之粒徑

粒徑是鐵氧體的吸波性能的直接影響因素之一。例如對于微米尺寸的鐵氧體，納米尺寸的鐵氧體的吸波能力更好，而其頻帶也較微米型的鐵氧體寬。在一定范圍內(nèi)，鐵氧體材料的吸波能力隨著粒徑的減小而增強。現(xiàn)在傳統(tǒng)的鐵氧體吸波頻帶和吸收能力受限，通過改變鐵氧體材料的顆粒尺寸，制備超細鐵氧體粉來改變其電磁性能，成為提高鐵氧體吸波性能的一個新方向[1]。Singh等[2]制備了鍶取代鋇鐵氧體Ba（1-x）SrxFe12O19。這是根據(jù)通過元素取代改變鐵氧體粒徑的原理，來改進吸波性能。實驗發(fā)現(xiàn)平均晶粒尺寸隨鍶取代量的增多而減少。卓長平等[3]等采用了檸檬酸鹽溶膠-凝膠法制備了納米級的鋇鐵氧體材料，這是利用制備方法可以改變鐵氧體的性質(zhì)這一原理。實驗表明非納米級材料的介電損耗角和磁損耗角都不如此種鋇鐵氧體材料。任慧等[4]制備出粒徑為30~40nm 的碳-納米鐵氧體復(fù)合材料。這種摻雜了超細碳粉的新型鐵氧體復(fù)合材料，粒徑變大，介電損耗上升，稀薄效果提高顯著?，F(xiàn)階段，納米鐵氧體在制備上仍存在問題，需要進一步的研究~。

2.2 吸波性能的影響因素之形貌

鐵氧體分為很多形狀，大致可分為針狀、片狀、棒狀、球狀等，與制備方法和工藝條件有關(guān)[5]。龔彩榮等通過實驗得到了片狀和棒狀的BaFe12O19納米粉體。實驗表明棒狀粉體的矯頑力是片狀粉體的1/6左右。黃嘯谷等[6]等合成了錳鋅鐵氧體Mn0.5Zn0.5Fe2O4，這種錳鋅鐵氧體經(jīng)檢測具有良好的吸波性能。靳強等以金屬硝酸鹽為原料同時摻雜鋅鈷，制備了W型鋇鐵氧體BaCoZnFe16O27，這種鋇鐵氧體在低頻段的吸波性能大大提升。

現(xiàn)如今，鐵氧體的形貌在技術(shù)上依然難以控制，如何改進工藝，從而得到特定結(jié)構(gòu)的鐵氧體成為我們要研究的重點。

2.3 吸波性能的影響因素之稀土摻雜

因為稀土元素的離子半徑比較大，所以當(dāng)我們用稀土離子取代半徑相對較小的金屬離子時，晶格常數(shù)會增加，提高介電損耗，增加鐵氧體的異性場與矯頑力。Ren 等采用溶膠-凝膠法合成了摻雜La的鎳鈷鋅鐵氧體 Ni0.35Co0.15Zn0.5LaxFe2O4，經(jīng)過檢測，鐵氧體的飽和磁化強度及矯頑力減小，且鐵氧體的吸波性能顯著提升，x=0.02 時，最低反射損耗為-34dB。郭磊等采用溶膠-凝膠法制備了鎳鐵氧體 Ni1-xNdxFe2-xO4。結(jié)果表明，鎳鐵氧體的吸波性能受到Nd3+摻雜量的較大影響，且當(dāng)x=0.02 時，最小反射率達-47dB。

3 結(jié)束語

目前，我國對鐵氧體吸波材料的研究依然存在吸收頻帶窄、吸波性能低、材料密度大等缺點。我們要奔向更薄、更輕、更寬、更強四個目標(biāo)?？傮w來說鐵氧體吸波材料的發(fā)展方向有以下幾點：

1）納米化。當(dāng)粒徑在納米范圍內(nèi)時，會出現(xiàn)小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)（大比表面積）、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)[11-12]等，鐵氧體吸波性能也會因此改善。

2）復(fù)合化?？梢杂梦C理不同的物質(zhì)與鐵氧體進行復(fù)合，例如磁性金屬粉。

3）摻雜稀土元素。稀土元素有相對較大的離子半徑，可提高鐵氧體的吸波性能。

4）改變形貌。已有實驗表明層狀或者空心球狀鐵氧體有較強的吸波性能，要繼續(xù)研究制備工藝，爭取盡早制備出吸波性能高的鐵氧體材料。

[1] Hosseini S H，Mohseni S H，Asadnia A，et al.Synthesis and microwave absorbing properties of polyaniline/Mn Fe2O4nanocomposite[J].J Alloys Compds，509（2011）：4682-4687.

[2] Singh C，Narang S B，Hudiara I S，et al.Complex permittivity and complex permeability of Sr ions substituted Ba ferrite at X-band[J].J Magn Magn Mater，2008（320）：1657-1665.

[3] 卓長平，張雄.納米級鋇鐵氧體的原子力顯微鏡分析及微波性能的研究[J].分析測試學(xué)報，2005，24（3）：14-17.

[4] 任慧，焦清介，康飛宇，等.納米鐵氧體復(fù)合材料制備及吸波性能研究[J].稀有金屬材料與工程，2007，（36）：223-226.

[5] 鄭淑芳，熊國宣，黃海清，等.鐵氧體制備、形貌與性能關(guān)系研究[J].材料導(dǎo)報，2009，23（12）：26-29.

Research and Development of Ferrite Absorbing Properties

Chen Xing

Ferrite has a wide range of applications in the field of absorbing，because of its good absorption performance.The principle of absorbing the absorbing material of the absorbing material is brief l y introduced.The research progress of ferrite as one of the focuses of the absorbing material is introduced from the aspects of structure，performance and rare earth doping.

absorbing materials；ferrite；rare earth doping；research progress

TM277

A

1003–6490（2017）03–0110–01

2017–03–05

陳星（1996—），女，遼寧朝陽人，本科在讀，主要研究方向為化學(xué)。