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纳米FeNi@C复合物铁镍比例对高频磁导率的影响毕业论文

 2022-06-11 09:06  

论文总字数:13893字

摘 要

当今社会,由于电子工业和科学技术的发展,通讯工具还有其他电子设备也有了越来越多的用途,电磁波的辐射开始成为危害社会的隐形杀手。电子设备会受到电磁波辐射的干扰,从而影响设备的信号,电磁辐射在一定程度上也会对人类的健康产生威胁。在如今大气污染、水质污染、噪音污染很严重的情况下,电磁污染被称为第四大公害[1-3]。另一方面,随着微电子和光电技术迅速的发展,隐身技术也有了广泛的研究和应用。隐身技术是通过采用不同的技术方法使己方目标的可探测性信息特征改变,有效地降低敌方探测系统的发现几率,从而促使己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到,这一技术的应用在军事领域的重要性与日俱增[4]。雷达波不仅抗电磁干扰能力强而且不会受到外界环境等因素的影响,故其应用广泛,所以研究有效降低目标的雷达特征信号的雷达隐身材料(RAM)一直是隐身材料的研究重点。电磁吸波材料可以从根本上解决电磁屏蔽和电磁隐身的问题,所以吸波材料是当下材料领域的研究重点。

本文主要研究了碳纳米管与铁镍合金的复合物对高频磁导率的影响,通过对样品进行XRD分析、磁性特征分析及电镜观察,研究其对磁导率的影响。

关键词:铁镍合金 碳纳米管 磁导率

Effect of high frequency magnetic permeability on carbon coated iron nickel alloy

Abstract

With the development of science and technology and electronic industry, the application of various kinds of electronic equipment is also more and more,electromagnetic radiation has become a new social public nuisance.Electromagnetic radiation caused by electromagnetic interference will not only affect the normal operation of all kinds of electronic equipment, but be a threat to human health.Electromagnetic pollution has been recognized as the fourth-largest public nuisance after the air pollution, water pollution, noise pollution.On the other hand, with the development of microelectronics and optoelectronics technology rapidly, stealth technology has a wide range of research and application.Stealth technology is to change their own detectable sexual information characteristics of target by studying the use of a variety of technical means. Reducing the probability of detection system found to make their own goals, their weapons and equipment not being found by the enemy's detection system and detect, it is growing importance in the field of military.The interference resistance ability of radar electromagnetic is stronger, it is widely used because of not being easily influenced by the weather and other advantages of the external environment influence, so the focus of researching the stealth materials is to low the radar target characteristic signal effectively.Electromagnetic wave absorption materials can fundamentally solve the problem of electromagnetic shielding and electromagnetic stealth, so absorbing material is the focus research in the field of materials.

The main content of this paper is to study the effect of high frequency magnetic permeability on carbon coated iron nickel alloy.The samples were analyzed by XRD, magnetic characteristics analysis and electron microscopy to study its effect on permeability.

Keywords: Iron-nickel alloy; Carbon nanotubes; Permeability

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.铁镍合金的概述 1

2.铁镍合金的性质及应用 1

2.1吸波材料的应用 1

2.2 硬质合金 1

2.3 磁性材料 2

3.碳纳米管的结构 2

4.碳纳米管的性能 3

4.1力学性质 3

4.2导电性质 3

4.3热学性质 3

4.4磁性性质 3

4.5光学性质 4

5.碳纳米管的制备 4

5.1电弧放电法 4

5.2化学气相沉积法 5

5.3催化裂解法 5

6.碳纳米管的研究现状 5

7.碳纳米管与铁镍合金的复合物 5

8.磁导率 6

9.本文研究内容 7

第二章 实验 8

1.实验药品 8

2.样品表征 8

3.实验原理及特点 8

4.样品制备 9

第三章 实验结果与讨论 10

1.X-射线衍射表征 10

1.1 XRD衍射原理 10

1.2 样品的XRD表征 10

2.电子显微镜表征 11

2.1场发射扫描电子显微镜 11

2.2样品场发射扫描电子显微镜分析 11

3. 电磁参数分析 13

3.1不同材料磁导率的影响因素 13

3.2样品的磁导率分析 15

4.结论 17

致谢 20

第一章 绪论

1.铁镍合金的概述

通常我们用磁导率和矫顽力对软磁材料的性质进行表征,铁镍合金在弱磁场中有着较高的磁性质。有着电磁及催化特性的铁镍合金在磁记录、吸波材料等方面有着很大的应用潜能。铁镍合金早期的应用是在电话通信方面,后期通过热处理工艺和真空冶炼的方法让它的性质得到很大的提高。FeNi合金比纯铁具有更好的软磁性能,FeNi合金的成分是影响其性能的一个关键性因素,它的性能与Ni的含量有着密不可分的关联,如Ni的含量在80%其表现出低矫顽力,Ni含量在50%表现出高饱和磁感应强度,Ni含量在35%左右的FeNi合金叫做因瓦合金,其具有低磁导率和高电阻率。铁镍合金的磁性质在弱磁场中体现出高磁导率与低矫顽力,它的磁滞回线特别的窄,并且比较陡,但是它的缺陷是电阻率很小,铁镍合金的工作频率只适合在1兆赫以内,这是由于确保其涡流损耗不能很大。铁镍合金除了自身良好的磁性能以外,还有着很好的加工性能,所以通常有着复杂形状和精确尺寸的元件都以铁镍合金作为原材料。

2.铁镍合金的性质及应用

2.1吸波材料的应用

铁镍合金之所以可以作为吸波材料,是由于其在较宽的频带内对电磁波的吸收率较为强大,而所谓的吸波材料主要的特点就是将反射在表面的能量波所吸收掉。经过对铁镍合金的一系列研究,磁性铁镍合金纤维有着良好的力学性能,能够拓展吸波材料的频带,所以铁镍合金在吸波材料的研究领域具有广泛的应用。

2.2 硬质合金

硬质合金是一种特殊的合金材料,它主要是利用粉末冶金工艺这一技术制成的,主要针对难溶金属的硬质化合物以及粘结金属。经研究发现,在很多高科技

领域都有广泛应用的铁镍稀土合金,可以作为良好的硬质合金,这主要是因为它硬度较高并且耐磨性优异。

2.3 磁性材料

铁镍合金在弱磁场中具有较高的磁导率,电镀法制备的铁镍合金还有较大的磁阻抗效应,所以它在控制系统等领域也有广泛的应用。

3.碳纳米管的结构

巴基管也就是我们熟知的碳纳米管,这是一种碳的同素异形体,是日本的饭岛博士[5]在1991年一家电子公司发现的。碳纳米管的构成其实就是一个个呈六边形的碳原子排列而成,其数目大概数层到十层,每层之间的间隙大约0.34nm,都有着固定的距离,通常情况下直径大约在2-20nm。碳纳米管可以分为锯齿形、扶手椅型和螺旋形三种,这是根据它的形状分类的,也就是碳纳米管的轴向。碳纳米管还可以根据石墨烯片层数的不同分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。多壁碳纳米管的形成往往会有多多少少的缺陷,管壁上经常会有小洞,这是由于其层与层之间易形成缺陷中心。单壁碳纳米管独特之处在于结构比较稳定,管壁均匀一致,虽然它的直径分布范围不是很大,这样也成就了它缺陷少这一优点。单壁管一般直径在0.6-2nm,而多壁管要比单壁管大的多,最小2nm,最大可以达到100nm,有的内层可能只有0.4nm,同样最粗的地方也有数百纳米之多。

单壁碳纳米管 多壁碳纳米管

4.碳纳米管的性能

4.1力学性质

碳纳米管具有较强的强度和弹性,这是因为纳米中空管及螺旋度的共同作用而致。其抗拉强度可以达到钢的100倍,但是密度却是钢的1/6。碳纳米管及其管束的弹性性质一直也是研究的重点,Lu[6]采用经典的力常数模型得到了具体的计算,其弹性模量接近于金刚石,最大可以达到1TPa。若与高分子材料作对比,它们的结构虽然很相似,但从稳定性上来说,碳纳米管略胜一筹。正因为碳纳米管的这一优点,在当下可以生产出的高强度材料中,碳纳米管是不二之选。

4.2导电性质

碳纳米管导电性能较优异这源自于它的结构近似石墨的片层结构。碳纳米管可以当做一维量子导线,前提是碳纳米管的管径要低于6nm。管子的直径大小还有它独特的螺旋变化方式决定其导电性能的强弱。所以说碳纳米管可以当作良导体的同时,当它的管径大小与螺旋变化达到一定程度时也可以看做是半导体或者是绝缘体。

4.3热学性质

碳纳米管的热学性质与它较大的长径比有着密不可分的关系,所以其热交换性能很高,这个特性与金刚石的导热性能相似;但是碳纳米管在相对垂直方向上的热交换性能较低,这是由于径向尺度与声子波长较为相似,其在管间形成的声子界面阻挡了径向热传导。

4.4磁性性质

电子的自旋共振ESR[7]研究发现,多壁碳纳米管各向异性的平均g因子和自旋磁化率分别为3.012和7x10-9emu/g,仅比石墨稍低一点。实验测得费米能级处的态密度为1.5x10-3状态数/(eV·原子),也可与石墨相比。多壁碳纳米管的载流子约为1019/cm3,该值为霍尔效应所测得的上限值。当半导体性的碳纳米管的管轴与磁场平行时,其导电性会发生金属—绝缘之间的变化,由此得到一个特征,碳纳米管的半导体性和金属性可以通过改变施加的磁场或应变场来改变,即AB效应[8]

4.5光学性质

碳纳米管材料的光学性质在国际上有广泛的探讨与研究。例如,单壁碳纳米管悬浮液光限幅的起源,这是由印度S.R.Mishra等人[9]采用各种扫描最后得到了该研究;爱尔兰M.E.Brrnnan等人[10]研究了多壁碳纳米管的非线性光致发光;另外,瑞士J.M.Bonard等一系列研究人员[11]针对碳纳米管场致发光引起的荧光特性也展开了研究。在国内,这方面的研究也非常活跃。

5.碳纳米管的制备

碳纳米管制备方法主要有:化学气相沉积法、激光烧蚀法、电弧放电法、固相热解法、辉光放电法、催化裂解法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。

5.1电弧放电法

碳纳米管的发现其实就是源于电弧放电法,也就是当年饭岛博士利用该方法在碳纤维中发现它的存在。其过程如下:首先要准备石墨的电极和反应器,将氦气和氩气作为反应器中的环境气氛,随后使其石墨的两极之间产生电弧,待石墨蒸发时,就会出现单壁或者多壁碳纳米管,不过石墨的蒸发要在温度达到4000度左右的环境下;除了碳纳米管的存在,还有C60、无定型碳等产物。如果对产物的相对含量有要求这就要调节实验过程中的参数,比如催化剂的量以及反应器中的氢气的量。由于电弧放电法所需要的能量较大,并且产物中杂质较多,想要得到单独的单壁碳纳米管很困难,所以会采用熔融氯化锂作为电极的阳极,这样不仅能使反应中消耗的能量降低,而且还会得到相对纯化的产物。

5.2化学气相沉积法

与电弧放电法不同,化学气相沉积法对温度环境的要求不高,最高只要达到1200度,这种方法需要催化剂微粒的模板,并在模板上通入气体烃,最后在相对温度下就会得到碳纳米管。这种方法的优点还在于反应产物中的杂质是气体,这样便于残物的顺利排出,最后得到纯度较高的碳纳米管,并且还节省了能量。

5.3催化裂解法

催化裂解法利用的是碳原子的形成,碳化合物在一定情况下会裂解成碳原子。将环境温度调至600-1000左右,并加入一定量的催化剂,最后碳纳米管的形成就是附着在催化剂颗粒表面上的碳原子。

6.碳纳米管的研究现状

如今,手机的使用极为普遍,触屏手机更是占据了整个电子产品领域,而碳纳米管就是手机屏幕的一种制作原材料。碳纳米管可以制成透明的导电薄膜,其原理就是利用超顺排碳纳米管技术在碳纳米管中抽出薄膜并铺在衬底上,最后就形成了透明薄膜。碳纳米管触摸屏在2007年就已经成功被开发出,如今已被广泛使用。

若先将碳纳米管与金属或者氧化物等物质融合在一起,然后再将外围的碳层部分融掉,这样就会制得纳米尺度导线或者一维材料,最后可作为模具。这一技术可以广泛应用在在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中。

碳纳米管也能利用水泥做基体,做成的复合材料耐冲击性好,防静电能力强,耐磨损、稳定性高,这样对环境造成的影响较小。碳纳米管可以与陶瓷结合形成增强的复合材料,其表现出强度高,抗冲击性好等优点。

7.碳纳米管与铁镍合金的复合物

碳纳米管介电损耗和磁滞损耗都很小,这说明它有很好的吸波性能,这一特点与其独特的准一维纳米结构和螺旋性质有关。铁氧体以及各种磁性金属粉末例如Fe、Co、Ni及其合金粉末是当下主要吸波材料的代表。铁氧体在吸波材料中的应用相对比较传统,而铁磁金属纳米材料才是当下吸波材料的首选,这是因为其具有更高的工作频率和更宽的工作频带。作为软磁材料的铁镍合金,传统铁质量分数在10%-65%的铁镍合金被称为坡莫合金,它较高的磁导率、饱和强度、低矫顽力使其在磁性材料中广泛应用。磁性金属纳米材料在很多领域有着举足轻重的作用,比如作为催化剂、靶向药物载体还有磁效应成像等。但是磁性金属纳米粒子很容易氧化,也比较容易团聚,如果在纳米粒子的表面包覆一层惰性材料,如C/SiO2[12-13]等,就可以有效防止其氧化和团聚。由于这层惰性材料的存在,便可以降低环境对纳米材料的影响,可以在很小的空间禁锢住金属物质,从而使粒子间的相互作用减小,这样就可以解决磁性金属纳米粒子原先易氧化和易团聚等缺陷,并且可以在空气中稳定存在。其中,铁镍合金与碳纳米管的复合物加强了元器件的耐磨性,并且降低了高频下的涡流损耗,其在改善其他磁性能、催化性能等方面也有着广泛的用途。另外磁性金属与生物体之间的相容性也可以利用碳包覆层这一优点得以提高,因而在医学方面也具有广阔的应用前景。

8.磁导率

对于电磁波吸收材料,吸波性能的好坏是由它的复数介电常数和磁导率以及两者间的匹配特性所决定的。铁磁金属微纳米颗粒的尺寸及形貌影响着它的介电常数和磁导率;其次,这种纳米颗粒的电磁特性也与组成合金的元素成分及比例有着密切的关联,再就是跟合金的静态磁性能,如合金的饱和磁化强度、矫顽力、起始磁导率等密切相关。

根据麦克斯韦方程,磁导率可写成复数形式:μ=μˊ-jμ〞,其中μˊ是复数磁导率的实部,如果某材料电磁参数的实部较大的话,说明电磁波在这个材料内部传播时有着很高的能量密度,高的实部有利于电磁波在材料内部的传输;而μ〞是复数磁导率的虚部,材料中电磁能转化为热能的效率用电磁参数的虚部来表示,所以说高的虚部往往代表大的电磁波损耗。

磁损耗有很多种,但是大致分为三类:涡流损耗、磁滞损耗还有剩余损耗,这一分类是根据其机理划分的。电磁感应所引起的一种感应电流称为涡流损耗,涡流只能在内部循环,然后产生功率消耗这是因为涡流不能向外传送的原因。磁滞损耗顾名思义,是由于磁滞现象所造成的功率损耗,通常在交变场中会存在不可逆磁化,然后导致磁滞回线的形成,最后被材料所吸收掉的这部分功率叫做磁滞损耗。剩余损耗是除了以上两种损耗外的一切损耗,包括后效损耗和共振损耗,分别产生于低频场和高频场。

9.本文研究内容

在研究新型吸波材料FeNi@C复合物吸波性能决定因素:介电损耗、磁损耗、电磁参数匹配背景下,本课题致力于研究纳米FeNi@C复合物铁镍比例对高频磁导率的影响。我们采用实验为主的方法,以铁镍纳米合金为催化剂,采用催化化学气相沉积法,在氩气氛中裂解苯,制备囊包有铁基合金的碳纳米管的复合物,通过XRD衍射仪分析其组成成分,使用电子显微镜观察样品的形貌尺寸,最后对其电磁参数进行分析,研究并总结复合物的磁导率。

第二章 实验

1.实验药品

氯化亚铁、氯化镍、柠檬酸、无水乙醇、苯、催化还原气体:氢气、苯的载气:氩气。

2.样品表征

(1)X-射线衍射分析

实验中采用的X射线衍射仪,其光源为Cu靶,Kɑ射线,入射波长λ=0.1542nm,还需要50kV的加速电压和150mA的电流。

(2)电子显微分析

实验中采用JEOL-2010型高分辨透射电子显微镜和Model1530VP型场发射扫描电子显微镜来观察样品的形貌。

(3)电磁参数分析

采用Agilent PNAE8363B(USA)网络分析仪在2-18GHz频段范围的电磁参数。

3.实验原理及特点

本实验采用的是溶胶凝胶法结合氢气还原法制备出铁镍合金[14],其过程如下:首先要准备水,驱体溶剂,然后将两者混合,其后需要将其形成透明溶胶,这一过程需要经过水解或者缩聚反应,等待其慢慢凝结形成凝胶,再经过干燥,热处理后,就能得到需要的粉体材料。实验原理图如下所示。这种方法的优点在于:1.增进多元组分体系的均匀性,均匀度可以达到分子或者原子的尺度;2.整个反应过程便于控制;3.制得的凝胶表面积较大。

4.样品制备

本次实验的样品制备分为制备铁镍合金和制备铁镍合金与碳纳米管的复合物两个步骤,首先制备铁镍合金的方法是将氯化亚铁与氯化镍还有柠檬酸溶在一定量的无水乙醇中,其中铁镍摩尔比分别为1:3,2:2,3:1,继而在一定温度下搅拌成溶胶,再在空气中蒸发形成干凝胶,在一定温度下将其烧结得到催化剂氧化物前驱,即铁镍的氧化物粉末。把放有一定量催化剂前驱体的小瓷舟放在石英反应器中,在氢气中一定温度下还原成铁镍合金纳米颗粒催化剂;然后切断氢气,立即导入氩气,用氩气将苯蒸气导入石英反应器中,在500℃下催化裂解本蒸气,反应6h后冷却至室温,最后制得样品。将不同摩尔比的样品分别标记为FeNi13@C,FeNi22@C,FeNi31@C。

第三章 实验结果与讨论

1.X-射线衍射表征

1.1 XRD衍射原理

X射线作为一种电磁波,它在传播的过程中会携带一定的能量,所以荧光屏发光及底片感光都与其携带能量有关,此外,它还可以使气体电离。X射线是一种光辐射,是其原子内层电子在高速运动原子的轰击下跃迁而产生的,其主要分为连续X射线和特征X射线两种。晶体可以被用作X光的光栅,这些很大数目的粒子(原子、离子或分子)所产生的相干散射将会发生光的干涉作用,从而使得散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量粒子散射波的叠加,互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线衍射线。

1.2 样品的XRD表征

本实验样品的XRD衍射图如图1所示。图中的三个样品,在26.22°方向上都有衍射峰,对应于六角石墨碳的(002)晶面衍射峰;在43.92°方向上的衍射峰对应于面心立方γ-FeNi的(111);在51.22°方向上的衍射峰对应的是晶面的衍射峰(200)。如图中所示,样品中只有石墨碳和铁镍合金,因为在图中并没有观察到纯铁和铁镍的单独衍射峰。结合图1和Sherrer公式可以计算出FeNi13@C,FeNi22@C和FeNi31@C三个复合物中铁镍合金的平均晶粒大小分别为18.2,27.3和13.2nm。

图1

2.电子显微镜表征

2.1场发射扫描电子显微镜

高能电子束被加速后,照射到样品上,入射电子束与样品会发生相互作用,随即产生信号,再将信号的不同分类,用不同的探测仪器检测,最后就可以得到样品的各种信息。电子显微镜的分辨率很高,可以做固态样品表面形态的二次电子象,反射电子象以及图像处理。

2.2样品场发射扫描电子显微镜分析

利用场发射扫描电镜直接观察产品的形貌、粒径大小以及晶格相。图2是FeNi13@C,FeNi22@C,FeNi31@C三个样品的场发射扫描电镜照片。其形貌为一维管状纳米结构。FeNi13@C的外径大约为105-115nm,FeNi22@C和FeNi31@C外经为160-180nm,比FeNi13@C的略粗。FeNi31@C的长度比其他两个样品要长。

FeNi13@C

FeNi22@C

FeNi31@C

图2 三种样品的电镜显微图

3.电磁参数分析

3.1不同材料磁导率的影响因素

在不同元素组成的合金与石蜡复合物对其电磁性能影响的研究中发现,对于Co和Ni的合金,磁导率与材料的饱和磁化强度有关,如下:

μ′=1 (Ms/H)cosσ

μ″=1 (Ms/H)sinσ

式中,Ms—铁磁合金的饱和磁化强度,H—外磁场强度,σ—延迟角,由上述公式可以看出,在外磁场和频率一定的情况下,其磁导率的大小主要由饱和磁化强度决定的,由钴镍合金的静态磁性能得知,随着Co含量的增加,合金的饱和磁化强度规律性增加,因此磁导率也随着Co含量增加而增加。需要指出的是,Co1-xNix合金的磁导率的虚部都随着外磁场频率的增加而下降。而Fe1-xCox(x=0.4,0.5,0.6)合金微颗粒的复数磁导率,与 Co1-xNix合金微颗粒相比,Fe1-xCox合金微颗粒具有较大的复数磁导率,由上述公式可以看出,相对较高的磁导率来自FeCo合金相对较高的饱和磁化强度。由以上两种合金的磁性能可以看出,合金的磁导率与其组成合金的成分比例以及合金本身的饱和磁化强度有着密切的关联。

在对不同铁镍百分比样品最大磁导率的研究中表明[15],随着镍含量的增加,最大磁导率呈现不断增加的趋势,这主要是由于铁和镍的磁晶各向异性常数正负相反所引起的,这两种金属的磁滞伸缩系数也是正负相反的。

在对影响磁芯粉磁导率因素的研究中[16],磁芯粉的磁导率与样品的粉末颗粒的尺寸还有粒度大小有关。如果样品是用粗粉制成的,其磁导率高;反之,若是细粉制成的,其磁导率就低。导致这一结果的原因是随着粉末粒径的减小,磁粉表面积变大,为了在粉末表面包覆一层绝缘层,就要更多绝缘剂的加入,所以磁导率就会降低。除此之外,热处理也是影响磁芯粉磁导率的一个因素,热处理在提高产品强度的同时,还会改变磁芯粉的电磁特性,而热处理还会受到温度、恒温时间、升降温速度以及热处理气氛等因素影响。磁芯粉的磁导率与其密度成正比,磁芯粉的压力越大,其越密实,密度会因一定压力而达到极限,所以磁导率也就达到了最大值。反之压出来的磁芯就松些,磁导率便会下降。

在对高镍软磁合金其磁性能的研究中发现[17],起始磁导率低的合金,其Ni含量较高而且分布的范围较广;起始磁导率高的合金,其Ni含量相对偏低且分布比较集中[18]。在铁镍合金中,如果再加入第三种元素如Mo,不仅可以改善它的磁性能,而且还可以提高电阻率,除此之外,还能抑制有序转变速度。合金的敏感性会因为Mo的加入而降低,形成的三元合金还可以提高起始磁导率,但是Mo含量的增加会使合金的居里温度和饱和磁感应强度降低。初始磁导率低的合金其Mo含量的分布范围很宽,Mo含量过高或者过低都会使合金的初始磁导率下降;而初始磁导率高的合金其Mo含量分布较为集中。在铁镍合金中,如果加入少量的Cu,可以提高合金起始磁导率及最大磁导率并且降低磁导率对成分的敏感性,即当合金成分偏离最佳成分时,其对合金磁导率的影响不大。Cu还能提高合金磁性能的温度稳定性,降低磁性对应力的敏感性,改善合金的冷加工性能。

在以上不同样品其磁导率影响因素的分析中,磁导率与样品的组成成分、比例以及自身的磁特性有关,还会受到样品制作过程中温度、压力以及其他气氛环境等因素的影响。

3.2样品的磁导率分析

本文研究的是铁镍合金与碳纳米管的结合,图3是FeNi13@C,FeNi22@C,FeNi31@C三种样品的复数磁导率随频率变化关系的曲线图。由图中可以看出,复合物的磁导率实部μˊ和虚部μ〞随着频率的起伏变化而变化。复合物的虚部μ〞近似为零,FeNi22@C在11.43GH处出现最大值也只有0.26,说明样品的高频磁损耗很小。在交变磁场的作用下,导体内部会感应出涡流,造成的能量损耗,涡流和频率是成正比的,而与电阻成反比,铁镍合金与碳纳米管复合物的电阻率要比铁镍合金大很多,所以复合物的磁导率虚部μ〞近乎为零,高频磁损耗小;FeNi31@C样品的磁导率实部μˊ随频率变化比较平缓,相比其他两种样品,FeNi13@C和FeNi22@C复合物样品的磁导率实部μˊ在频率5.5和8.5和11.5GHz处分别出现共振峰,其中最大值为1.47,分别出现在FeNi13@C复合物8.5GHz和FeNi22@C复合物11.5GHz处。复合物磁导率实部μˊ要比铁镍合金的高,而虚部μ〞则比铁镍合金的低。FeNi13@C和FeNi22@C复合物实部μˊ在频率12GHz后变化不大,几乎为定值。

FeNi13@C

FeNi22@C

FeNi31@C

图3 样品的复数磁导率与频率的关系

4.结论

本文采用溶胶凝胶结合氢气还原法制备了铁镍合金纳米颗粒,并成功合成了铁镍合金与碳纳米管的复合物;经过数据处理及分析,得到以下结论:

(1)XRD衍射分析:采用溶胶凝胶法结合氢气还原法成功制备出铁镍合金与碳纳米管的复合物,样品中没有纯铁和铁镍的单独衍射峰。

(2)电子显微镜分析:样品均为一维管状纳米结构,FeNi22@C和FeNi31@C外经要比FeNi13@C的略粗,FeNi31@C的长度比其他两个样品要长。

(3)电磁参数分析:复合物磁导率实部μˊ要比铁镍合金的高,而虚部μ〞则比铁镍合金的低,说明其磁损耗较低。

通过改变铁镍合金中铁镍的成分比例,可以调整复合物的复数磁导率,从而控制铁镍合金与碳纳米管复合物的微波吸收功能。

参考文献

[1]文珊,不锈钢纤维织物的屏蔽和服用性能,纺织学报,2004,25(6):79-81

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