原位化學(xué)共沉淀法制備Fe3O4—炭黑復(fù)合材料及其吸波性能

【摘要】本文采用原位化學(xué)共沉淀法制備納米Fe3O4-炭黑（CB）復(fù)合材料，對(duì)炭黑Fe3O4復(fù)合材料進(jìn)行了XRD、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、SEM等表征。實(shí)驗(yàn)研究Fe3O4與炭黑的質(zhì)量比對(duì)吸波性能和電磁參數(shù)的影響。結(jié)果表明：制備出Fe3O4與炭黑以質(zhì)量比4：1復(fù)合時(shí)，樣品厚度為2.0mm時(shí)，F(xiàn)e3O4-炭黑復(fù)合材料最大吸收值為-37.3dB， 大于10dB的吸收帶寬達(dá)到3.0GHz。

【關(guān)鍵詞】Fe3O4-炭黑復(fù)合材料；制備；原位化學(xué)共沉淀法；吸波性能

1、引言

電子和通信設(shè)備正向著高頻、密集、靈敏及多樣化發(fā)展，這不僅引電磁環(huán)境污染和發(fā)電磁波干擾，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電磁信息泄漏，成為敵方偵察的線索[1-3]。為降低電磁干擾和電磁泄漏，需提高陣地的抗電磁干擾能力。重量輕、厚度薄、價(jià)格低、寬頻段、強(qiáng)吸收、高性能的電磁波屏蔽和吸收材料的研制和開(kāi)發(fā)意義重大[4，5]。

從目前吸波材料研究情況看出，復(fù)合材料能夠在較寬頻段達(dá)到理想的吸收[6-10]。其中耐氧化的炭黑復(fù)合吸波材料的開(kāi)發(fā)逐漸受到重視[11]。Fe3O4本身往往只能吸收有限頻帶的電磁波，很難達(dá)到寬頻帶吸收的目的[12]。

2、實(shí)驗(yàn)

原位化學(xué)法制備Fe3O4-CB，X-射線衍射實(shí)驗(yàn)采用日本Rigaku D/Max-RC X-射線衍射儀，激光源為Cu-Ka射線（λ=0.15405nm，45.0kV，50.0mA），掃描范圍為10°～80°；樣品的表面形貌分析采用日本HITACHI公司生產(chǎn)的S-4800掃描電鏡進(jìn)行，掃描電壓為20.0kV；電導(dǎo)率的測(cè)試使用SDY-4型四探針測(cè)試儀；吸收劑以50Wt%與粘結(jié)劑石蠟復(fù)合，厚度為2.00mm；吸波性能根據(jù)傳輸線理論計(jì)算得到。

3、結(jié)果與討論

3.1Fe3O4和炭黑的組成及形貌

Fe3O4的負(fù)載量增加的時(shí)候，F(xiàn)e3O4在復(fù)合材料中的衍射峰質(zhì)檢變得明顯。

圖2a）、b）分別是所選炭黑和共沉淀法制得的Fe3O4樣品的SEM圖，圖2a）中的插圖是炭黑一個(gè)聚集體形貌。圖2b）顆粒粒徑分布在30～40nm。從圖2c）可以看出，所制備的Fe3O4-CB粒徑均勻，插圖為Fe3O4-CB聚集體形貌。

炭黑的表面粗糙度，即孔隙性也影響炭黑的導(dǎo)電性。所以，導(dǎo)電性能好的炭黑要具備粒子小、結(jié)構(gòu)高、表面純凈、粗糙多孔的特點(diǎn)。

3.2Fe3O4-炭黑復(fù)合材料的電磁性能

從圖3曲線看出，在2～18GHz純Fe3O4樣品在17.4GHz有一吸收峰，其峰值為-6.2dB。Fe3O4與CB的質(zhì)量比為1：1，2：1，3：1，4：1，5：1，2：3的六個(gè)樣品的吸收峰位置均出現(xiàn)在Fe3O4與CB最大峰之間，其中4：1的樣品在12GHz達(dá)到最大吸收峰-37.3dB。

4、結(jié)論

本文研究了復(fù)合吸波材料Fe3O4-CB的電磁頻譜及微波吸收特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Fe3O4與CB以質(zhì)量比4：1復(fù)合時(shí)，樣品厚度為2mm時(shí)最大吸收值為-37.3dB，10dB以上的吸收帶寬能夠達(dá)到3.0GHz。另外，通過(guò)對(duì)Fe3O4-CB中CB和Fe3O4的質(zhì)量比進(jìn)行控制，從而對(duì)吸收頻帶實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]馮桂山，沈濤，韓玉峰.屏蔽室接地線對(duì)屏蔽效能和信號(hào)泄漏的影響[J].屏蔽技術(shù)與屏蔽材料.安全與電磁兼容，2005，3：85～87

[2]曹慧敏，宋愛(ài)華，吳新泉.電磁輻射的危害與預(yù)防[J].中國(guó)科技信息，2005， 17：79～83

[3]Topfer J.， Pawlowski B.， Grabner. F. Polymer Bonded Ferrite Materials as EMC Components[J]. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik， 2003， 34：597～602

[4]張拴勤.吸波材料和電磁屏蔽材料的研究現(xiàn)狀[J].屏蔽技術(shù)與屏蔽材料，2007，62-65

[5]Liu X G， Geng D Y， Ma S， et al.Electromagnetic-wave absorption properties of FeCo nanocapsules and coral-like aggregates self-assembled by the nanocapsules[J]. Journal of Applied Physhics， 2008， 104：064319-064323