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                1. 磨料新聞

                    用鐵砂研制的鐵氧體電波吸收材料

                    作者 亞龍耐材 來源 本站 瀏覽 發布時間 2018/07/01

                    摘要:以鐵砂為原料制備一種尖晶石型鐵氧體電波吸收材料,在7~12GHz范圍,發現有兩個吸收峰,吸收量在9~13dB;將鐵氧體吸收體和鐵砂吸收體組成復合電波吸收材料,亦有兩個吸收峰,一峰向低頻區偏移,吸收量增至14.5dB,以復合吸收體為基礎材料,在其中添加六角鐵氧體和稀土元素,可改變吸收峰位置,提高吸收量,最大可達27dB. 

                    1、前言:

                        隨著電子技術的發展,特別是開關電源類數字電路的普及應用,我們周圍又增加一種光憑人們感官無法直接感覺到的無形的電磁波污染;電子設備輻射、泄露的電磁波不僅對電子設備本身造成嚴重干擾,而且也威脅著人類的健康和安全。另外,隨著經濟的發展,城市高層建筑增多,以致影響電磁環境,使電視收看效果和通信質量變差。因此,防止電子設備的干擾,改善電磁環境已成為國內外電子界廣泛關注的問題。鐵氧體電波吸收材料,不僅在改善電磁環境方面,而且在“隱形技術”等方面得到廣泛應用。目前使用最多的還是尖晶石型鐵氧體電波吸收材料,由于原材料昂貴,制備工藝較復雜,難以在民品上應用。我們致力于研究一種價格低廉,性能優良,能滿足多方面應用,特別是在建筑工程上應用的電波吸收材料。

                        在我們過去的研究中,發現我國大別山區的河鐵砂經加工處理可以制成一種廉價的性能優良的電波吸收材料。后又經過添加六角和立方晶系鐵氧體材料以及稀土元素制成一種復合型電波吸收材料,其吸收特性明顯提高。而這種添加的尖晶石型鐵氧體就是用鐵砂為原料制成的,本文著重介紹這種鐵氧體的電波吸收特性,與鐵砂吸收體進行比較,再將它們組成一種復合電波吸收材料。測試這種新型電波吸收材料的特性,取得了一些明顯的結果。

                    2、試驗方法和內容:

                    2. 1、鐵氧體電波吸收材料的制備:

                        用處理過的精鐵砂代替Fe203,用工業原料MnCO:和Zn0,按常規陶瓷工藝,配方,混料~預燒、粉碎研磨~壓塊~燒結、制粉,制成一定粒度的電波吸收材料。制備中考慮以下幾點:    (1)為了獲得高飽和磁感應強度B,,高居里溫度Q。和高的功耗尸,采用過鐵配方;    (2)控制預燒和燒結時的溫度和氣氛,確保形成單相尖晶石鐵氧體;    (3)為簡化工藝采用淬火冷卻方式;    (4)因吸收材料顆粒大小和形狀對吸收特性有一定的影響,應選用合適的制粉設備。

                        制成的鐵氧體電波吸收材料的磁性能如下:F;=400~800,B,=0. 45一0. 48T,H2> 200℃,P=40一50mW /g(f=16kHz,B=0. 15T),£=15一20, tg8<=0. 05。2. 2電波吸收材料吸收曲線的測t    將鐵氧體吸收材料粉料與聚氨脂粘結劑混合制成一種電波吸收涂料,其濃度為7000,涂復于鋁板上,涂層的厚度控制在lmm(先使涂層厚略大于1mm,再研磨成1mm ),在圖1所示的測試裝置上測其吸收曲線。

                    用鐵砂研制的鐵氧體電波吸收材料

                    圖1吸收曲線測量裝置圖

                    2. 3、試驗內容:

                        (1)鐵氧體電波吸收體與鐵砂電波吸收體吸收特性比較。

                        (2)將鐵砂與鐵氧體吸收體按一定的比例制成復合電波吸收材料,研究這種復合電波吸收材料的吸收特性。

                        (3)以上述復合電波吸收材料為基礎材料,在其中添加稀土元素和六角鐵氧體,研究添加劑對復合型電波吸收材料的影響。

                    3、試驗結果與討論:

                        (1)鐵砂與用鐵砂制成的尖晶石型鐵氧體電波吸收材料的電波吸收曲線比較,吸收曲線如圖2所示。曲線1為鐵砂吸收體的吸收特性曲線,在7~12GHz范圍存在兩個吸收峰。第一峰在8. 6GHz,吸收量6. 1dB;第二峰在10. 6GHz,吸收量11. 2dB。兩峰間距約2GHz,第二峰吸收量明顯大于第一峰,這與我們以往的工作是一致的。

                    圖2鐵砂與用鐵砂制備的鐵載體電波吸收材料的吸收曲線

                    圖2鐵砂與用鐵砂制備的鐵載體電波吸收材料的吸收曲線

                        曲線2為由鐵砂制成的尖晶石型鐵氧體的吸收特性曲線,它也存在兩個吸收峰。第一峰頻率為7. 9GHz,吸收量9. 5dB;第二峰頻率為10. 6GHz,吸收量11. 2dB,兩峰間距2. 7GHzo    曲線1與2比較,鐵氧體吸收體第二峰頻率與鐵砂吸收體第二峰頻率一致,第一峰頻率略向低頻偏移,兩峰間距拉大,吸收量差減小,吸收曲線變得平緩,吸收帶寬增大。  .曲線3為鐵砂吸收體與鐵氧體吸收體按一定比例組成的復合吸收體的吸收曲線,其吸收性能較上兩種單一吸收體有明顯提高。具體表現在:吸收量提高,第二峰最大吸收量14. 2dB,第二峰頻率未變,第一峰向低頻區偏移(低于7. 0GHz),曲線變得更平緩。

                        (2)在鐵砂和鐵氧體組成的復合材料中,添加一定量其它磁性與結構不同的材料,看其對復合材料吸收特性的影響,所測得的吸收曲線如圖3所示。

                    圖3添加材料對鐵砂與鐵氧體組成的復合材料吸收曲線的影晌

                    圖3添加材料對鐵砂與鐵氧體組成的復合材料吸收曲線的影晌

                        圖中曲線1為鐵砂和用鐵砂制成的鐵氧體組成的復合吸收材料(稱為基礎材料),其吸收特性已作介紹,不再重述。    在基礎材料中添加一定量的六角晶系鐵氧體后,其吸收曲線由圖中曲線2所示。從該曲線上可以看出:①六角鐵氧體的加入使基礎材料吸收量減少(9dB);②吸收曲線上只有一個明顯的吸收峰(9. 4GHz),在高頻和低頻區是否還存在吸收峰有待進一步測試。

                        圖3中曲線3表示在基礎材料中添加一定量稀土元素后的吸收曲線。與曲線2比較,吸收量提高,存在兩個吸收峰,第一峰在7.9GHz,吸收量8. 5dB;第二峰在10. 6GHz,吸收量11. 8dB;與基礎材料吸收曲線1比較,吸收量減少,第二峰頻率相一致,第一峰向高頻區移動。在基礎材料中同時添加六角鐵氧體和稀土元素,其吸收曲線如圖3中曲線4所示,吸收量明顯減少,吸收曲線變得很平緩,幾乎看不出明顯的吸收峰。

                        (3)在用鐵砂制備的尖晶石型鐵氧體吸收材料中添加六角鐵氧體和稀土元素,組成復合鐵氧體,所測得的吸收曲線如圖4所示。

                        圖中曲線1為由鐵砂制備的鐵氧體電波吸收材料,其特性上面已作了說明。    在鐵氧體吸收體中添加一定量的六角鐵氧體后,吸收曲線為曲線4,可見六角鐵氧體的加入使吸收量減少,一峰移向低頻區,曲線變得更平坦。

                        曲線3表示在尖晶石型鐵氧體吸波材料中加入一定量稀土元素組成的復合吸收材料的吸收曲線。它與基礎吸收材料特性曲線1比較,吸收量大大提高;亦存在兩個吸收峰,第一峰位置基本未動(7. 9GHa ),第二峰位置略向低頻區偏移。

                    圖4添加材料對鐵氧休吸收材料特性的影響

                        曲線2為在鐵氧體基礎吸收材料中同時加入一定量的六角鐵氧體和稀土元素組成的一種復合型電波吸收材料的吸收曲線。由此曲線可以看出:①曲線3與曲線2相比,吸收量降低,說明六角鐵氧體加入會降低吸收量,但與曲線1相比,吸收量又大大增加,說明稀土元素加入會大大提高鐵氧體的吸收量;②曲線2亦存在兩個吸收峰,一峰位置未動,二峰位置則較大的向低頻區移動,再次說明了在基礎材料中添加不同磁性與電性的材料可以調節基礎吸收材料的吸收曲線。

                        本文中用鐵砂為原料制成尖晶石型鐵氧體電波吸收材料,其性能有明顯的提高,雖然加工成本有所提高,但價格仍十分低廉,應該說它是一種很有應用價值的吸波材料。

                        此項研究僅僅是開始,有許多試驗和理論工作有待進一步深化,特別是吸收峰的頻率向低頻區擴大,還有許多工作待做。但我們認為,這種新型的廉價的吸波材料的開發利用將會產生重大的經濟和社會效益。

                    本文標簽:鐵砂,用鐵砂研制的鐵氧體電波吸收材料

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