綜述(鐵氧體材料)

1、文獻(xiàn)綜述一、研究背景隨著科技的發(fā)展，吸波材料在軍用及民用領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛， 己經(jīng)成為各國軍事裝備隱身和民用防電磁輻射等技術(shù)領(lǐng)域研究的熱 點1。在眾多的吸波材料中，以自然共振為主要吸波機(jī)制的鐵氧體 吸波材料作為一種傳統(tǒng)的吸波劑，具有較好的性能和低廉的成本，因 而是目前各國研究得比較多和比較成熟的吸波材料，己經(jīng)成功地應(yīng)用 于隱身技術(shù)2-3。這些吸收劑，雖然在一定的頻帶范圍內(nèi)吸收雷達(dá) 電磁波較強(qiáng)，但其有一個致命的缺點就是密度太大，難以滿足當(dāng)前國 家在軍事隱身、軍事通訊、電纜信號泄漏防護(hù)，民用電磁波輻射防護(hù) 等方面對吸收電磁波寬頻帶、吸收強(qiáng)、重量輕的新型吸收劑需求4。二、研究現(xiàn)狀目前開發(fā)研制的新型吸

2、波劑達(dá)幾十種之多，但大部分處于試驗階 段，要達(dá)到真正的實用化還有許多的工作要做，同時對一些比較成熟 的吸波劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造也是當(dāng)前吸波劑發(fā)展的重要方向，對材料科學(xué) 工作者來說，如何經(jīng)濟(jì)、有效地解決傳統(tǒng)鐵氧體吸波劑所存在的弊端 是雷達(dá)吸波劑研究中的主要問題。鐵氧體是目前研究較多且比較成熟的吸波劑，應(yīng)用十分廣泛。鐵 氧體既有亞鐵磁性又有介電特性，對微波電磁場來說，其相對磁導(dǎo)率 和相對介電特性均呈現(xiàn)復(fù)數(shù)形式，一般稱為雙復(fù)介質(zhì)。它既能產(chǎn)生磁 滯損耗又能產(chǎn)生電致?lián)p耗，吸波性能優(yōu)良。它的吸波機(jī)理主要是疇壁 共振和自然共振。按其微觀結(jié)構(gòu)的不同，鐵氧體可以分為立方晶系尖 品石型、六角品系磁鉛石型和稀土石榴石型三

3、個主要系列，他們均可 以作為吸波劑。鐵氧體吸波劑價格低廉，吸波性能優(yōu)良，一直受到各個國家的重 視，至今仍是組成雷達(dá)吸波材料的主要成分之一。國內(nèi)就鐵氧體吸波 劑也作了許多的研究。但是鐵氧體作為吸波劑應(yīng)用時存在比重大、吸 收頻帶窄等缺點。為了克服這一缺點，各國正在研制開發(fā)新型的鐵氧 體。目前主要有以下三大途徑：（1）把鐵氧體制成超細(xì)粉末，從而大 大降低其比重，改變其磁、電、光等物理化學(xué)性能，提高吸波能力。 國內(nèi)錢逸泰先生等人已經(jīng)開始了這方面的研究工作11；（2）制備含 有大量游離電子的鐵氧體或在鐵氧體內(nèi)加入少量放射性物質(zhì)，在雷達(dá) 波作用下，游離電子急劇循環(huán)運動，大量消耗電磁能，從而提高鐵氧 體吸波

4、性能；（3）研究新型“鐵球”吸波劑，在空心的玻璃微球表面 涂上鐵氧體粉或把鐵氧體制成空心微球，這樣制成的鐵球吸波劑，比 重比鐵氧體輕得多，而吸波性能優(yōu)于鐵氧體。這是因為鐵球吸波涂層 不僅能吸波，還能偏轉(zhuǎn)和散射雷達(dá)波。美國的F-117A隱形飛機(jī)和“海 上陰影”號隱身艦艇都采用的是一種叫“鐵球”的鐵氧體吸波材料。 除上述三個措施以外，將立方晶系、六方晶系和反鐵磁鐵氧體通過改 變鐵氧體的化學(xué)成分、粒徑、粒度分布、粒子形狀、混合量和表面處 理技術(shù)來提高鐵氧體吸波性能的研究也取得了較大的進(jìn)展。鐵氧體空心粒子作為一種具有特殊結(jié)構(gòu)的功能材料復(fù)合粒子，具 有質(zhì)輕和內(nèi)核折光指數(shù)遠(yuǎn)低于殼層物質(zhì)等特點。由于這種空心

5、粒子體 密度小、其特有的電磁性能表現(xiàn)有可能克服現(xiàn)有的雷達(dá)吸收涂層材料 對電磁波在某些頻帶吸收上的弱點或盲點、入射電磁波有可能在空心 粒子的空腔內(nèi)形成反復(fù)振蕩吸收機(jī)制從而延長電磁波與材料之間的 相互作用時間，增加吸波涂層對電磁波的有效吸收厚度。這種電磁波 “黑洞”夕環(huán)境的營造將增強(qiáng)吸波涂層材料對電磁波的吸收能力，極 有可能發(fā)展成為新一代高效微波吸收劑，滿足人們對雷達(dá)吸收涂層材 料的“薄、輕、寬、強(qiáng)”等多重目標(biāo)的要求5。其在微波吸收涂層 材料領(lǐng)域的應(yīng)用前景令人憧憬和期待，并在材料學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、催 化、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等諸多領(lǐng)域有著極大的研究價值和應(yīng)用潛力6-7。三、存在的問題及研究類容鐵氧體吸波劑在

6、發(fā)展中遇到了以下幾個問題；第一需要進(jìn)一步提 高磁導(dǎo)率p，這就需要發(fā)展新型結(jié)構(gòu)的鐵氧體，例如納米鐵氧體以及 微孔鐵氧體等；第二是降低鐵氧體吸波劑的密度，X-射線的理論密度 一般為5.0g/cm3，松裝密度為0.6-2g/cm3，而納米材料在降低密度 方面有明顯的優(yōu)勢；第三是提高鐵氧體熱穩(wěn)定性，使其能夠在較寬的 溫度范圍內(nèi)有較穩(wěn)定的吸波性能。鐵氧體吸波劑吸波性能優(yōu)良，價格低廉一直受到各個國家的重視， 至今仍是組成雷達(dá)吸波材料的主要成分之一，國內(nèi)就鐵氧體吸波劑也 作了許多的研究。但是鐵氧體作為吸波劑應(yīng)用時存在比重大、吸收頻 帶窄等缺點，為了克服這一缺點，各國正在研制開發(fā)新型的鐵氧體。 目前主要有以下

7、三大途徑：（1）把鐵氧體制成超細(xì)粉末，從而大大降 低其比重，改變其磁、電、光等物理化學(xué)性能，提高吸波能力；（2） 制備含有大量游離電子的鐵氧體或在鐵氧體內(nèi)加入少量放射性物質(zhì)， 在雷達(dá)波作用下，游離電子急劇循環(huán)運動，大量消耗電磁能，從而提 高鐵氧體吸波性能；（3）研究新型“鐵球”吸波劑，在空心的玻璃微 球表面涂上鐵氧體粉或把鐵氧體制成空心微球，這樣制成的鐵球吸波 劑，比重比鐵氧體輕得多，而吸波性能優(yōu)于鐵氧體，這是因為鐵球吸 波涂層不僅能吸波，還能偏轉(zhuǎn)和散射雷達(dá)波7。研究的目的是將以上的一、三兩點結(jié)合起來，對傳統(tǒng)鐵氧體進(jìn)行 改造，從而合成納米微孔鐵氧體吸波劑。鐵氧體吸波劑的各種合成方 法都有自身的

8、特點，選擇適當(dāng)?shù)暮铣煞椒ㄐ枰紤]多方面的因素。在 我們的研究過程中選擇使用水熱合成法，我們有兩大方面考慮的因素。 首先，水熱法在溶液中反應(yīng)，高溫高壓水熱反應(yīng)具有三個特征，第二 是復(fù)雜離子間反應(yīng)加速；第二是使水解反應(yīng)加??；第三是使氧化一還 原電勢發(fā)生明顯變化。這些都使水熱法反應(yīng)的活性更高。而且在溶液 中反應(yīng)粒子不容易團(tuán)聚，制得的磁粉分散性好、結(jié)品性好，粒徑分布 較窄，產(chǎn)物純度高。水熱反應(yīng)在無機(jī)納米級粒子造孔方面有獨特的優(yōu) 勢，目前，大部分的分子篩的合成都是通過水熱反應(yīng)所獲得，水熱法 合成的應(yīng)用前景為人們看好。研究中我們選用了以小分子有機(jī)物為模 板劑，采用中溫水熱晶化法為合成手段，同時對影響水熱合

9、成的諸多 因素進(jìn)行詳細(xì)的考察，從而找出一條比較理想的合成工藝，最終期望 合成出超細(xì)微孔高性能的納米鐵氧體吸波劑，為隱身材料中新型吸波 劑的研究提出一條新的途徑。參考文獻(xiàn)：.阮圣平，王兢.BaFeizOi,納米復(fù)合材料微波吸收性能的研究.吉林大 學(xué)學(xué)報(理學(xué)版)，2003, 41(1):70-72,王琦，官建國，劉世權(quán)等,離子取代與六角鐵氧體RAM的結(jié)構(gòu)及微 波吸收性能,硅酸鹽通報，2005,(2):66,王琦潔，黃英，熊佳納米鋇鐵氧體制備技術(shù)的研究進(jìn)展,硅酸鹽通 報，2005(3):49-53,郭方方,六角品系鋇鐵氧體納米品微波吸收劑的晶化特性研究,材 料科學(xué)與工程學(xué)報，2004, 24(6):R71-R74.Caruso F, Shi X Y, Caruso RA, et al. Hollow titanicspheres from layered precursor deposition on