纳米铁氧体吸波材料.讲述

TR-1高空侦察机
ASM-3空对舰导弹
纳米铁氧体吸波材料应用
微波暗室（吸波室）
微波暗室采用吸波材料和金属 屏蔽体组建，制造一个封闭的纯净 的电磁环境以排除外界电磁干扰。 在暗室内做天线、雷达等无线通讯 产品和电子产品测试可以免受杂波 干扰，提高被测设备的测试精度和 效率。 在测试电子产品电磁兼容性时， 由于频率过低会采用铁氧体吸波材 料。
水解法、多元醇还原法、前驱体热分解法、溶剂热 法。近几年来溶胶一凝胶法与自蔓延高温合成法相结合 的自蔓延溶胶一凝胶法是发展起来的一种新的制备纳米 复合粉末方法，该法充分利用了自蔓延一次合成和溶胶 一凝胶法的优势，制备的粉末不需要再进行高温热处理。
其他 制备 方法
纳米铁氧体吸波材料应用
飞行器用隐身材料
原 理
流 程
用聚乙二醇（PEG）凝胶法制备了 Ba（Zn1xCox）Fe16O27复合氧化物纳米材料。
溶胶-凝胶（S0l--Gel）法（最常用）
分 类
按产生溶胶一凝胶的机制分为： 传统胶束型 பைடு நூலகம்无机聚合物型 络合物型
优 点
溶胶一凝胶体系中组分 的扩散在纳米范围内， 易在温和的反应条件下 进行； 通过控制反应条件和各 组分的比率，可对材料 的电磁参数进行调整; 均匀度、纯度高(均匀性 可达分子或原子水平); 易实现均匀掺杂； 工艺简单，不需要昂贵 的设备等。
TR-1高空侦察机采用铁氧体 吸波涂层（六角晶系铁氧体纳米 晶），但氧化铁只是用于250˚������ 以下，而飞行器在飞行时与空气 摩擦产生高温，因此西方国家研 制除了锂镉铁氧体、镍镉铁氧体 等新型铁氧体材料。 ASM-3空对舰导弹上应用含 铁氧体的玻璃钢材料，其隐身性 能大为提高。 同样，在地面坦克装甲车辆、 海上舰船、水雷等方面也有应用。
纳米 铁氧体 吸波 材料
纳米铁氧体(Fe3O4)
纳米铁氧体吸波材料制备
物 理 法
高能机械球磨法、机械粉碎法、火 花爆炸法等。 用物理方法制备的样品、产品纯度低、 颗粒分布不均匀 , 易被氧化 , 且很难制备 出 10nm 以下的纳米微粒 , 所以在工业生 产和试验中很少被采纳。
化 学 法
化学共沉淀法 溶胶-凝胶法 水热合成法 微乳液法
溶胶-凝胶（S0l--Gel）法（最常用）
日本科学家Sugimoto 等于上世纪90 年代发展起来的一 种液相制备单分散金属氧化物颗粒的新工艺。 将金属有机或无机化合物经溶液制得溶胶，溶胶在一定 的条件下(如加热)脱水时，具有流动性的溶胶逐渐变粘稠， 成为略显弹性的固体凝胶，再将凝胶干燥，焙烧得到纳米级 产物。
铁氧体 吸波 材料
纳米铁氧体吸波材料简介
尖晶石铁氧体(Fe3O4)
石榴石铁氧体(Y3Fe5O12)
磁铅石型铁氧体(BaFe12O19)
纳米铁氧体吸波材料简介
纳米吸波材料（由颗粒组元和界面组元组成）独特 的结构使其自身具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应 和界面效应等性质。 相对于常规材料，纳米材料的界面组元所占比例大、 纳米颗粒表面原子比例高，不饱和键和悬挂键多，大量 悬挂键的存在是界面极化，吸收频带展宽；纳米材料量 子尺寸效应使电子能级分裂，分裂的能级间距正处于微 波的能量范围（〖10〗^(−2) ������������− 〖10〗^(−4) ������������ ）， 为纳米材料创造了新的吸收通道；纳米材料中的原子和 电子在微波场的辐照下，运动加剧，增加电磁能转化为 热能的效率，从而提高对电磁波的吸收性能，并兼有透 波、衰减和偏振等多种功能。纳米材料具有优异的吸波 性能，兼备了宽频带兼容性好、质量轻、厚度薄等特点。 （如：美国研制出“超黑粉”纳米吸波材料，对雷达波 吸收率达99%。）
纳米铁氧体吸波材料应用
抗电磁辐射
目前，市场上的防护服、防护屏 等是通过反射入射波达到防护的目的， 这样会造成二次反射电磁污染。 若利用纳米铁氧体吸波材料涂层 制作防护装置，则可减少二次电磁污 染及减轻电磁辐射对人体造成的危害。 具有吸波性能且不产生二次反射的防 装置的研究尚处于起步阶段。
电磁辐射防护服
纳米铁氧体吸波材料
纳米铁氧体吸波材料
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纳米铁氧体吸波材料简介
纳米铁氧体吸波材料制备 纳米铁氧体吸波材料应用 纳米铁氧体吸波材料发展趋势
纳米铁氧体吸波材料简介
吸波 原理
吸波材料吸收或衰减入射的电磁波，并通过材 料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其它形式 的能量而耗散掉。吸波材料一般由基体材料（黏结 剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。 铁氧体是发展最早、应用最广 的吸波材料，属于亚铁磁性材料。 在高频下有较高的磁导率，且电阻 率较大，电磁波容易进入并快速衰 减，被广泛应用在雷达吸波材料领 域。按照微观结构不同，可以分为 立方晶系尖晶石型、稀土石榴石型 和六角晶系磁铅石型3 种主要系列， 均可作为吸波材料。 不足之处是密度大，温度适应 性差，频带窄。
智能化：
智能型材料是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指 令并对信号做出最佳响应功能的材料和结构。
问 题
原料金属醇盐成本较高； 有机溶剂对人体有一定的 危害性； 整个溶胶一凝胶过程所需 时间较长（常需要几天或 几周）； 存在残留小孔洞； 存在残留的碳； 在干燥过程中会逸出气体 及有机物，并产生收缩。
化学共沉淀法
原 理
流 程
优 点

通过溶液中的各种化学反应直接得到化学成分均 一的纳米粉体材料； 容易制备粒度小而且分布均匀的纳米粉体材料 。
电磁辐射防护屏
纳米铁氧体吸波材料应用
微波通讯 防电磁污染 防电磁干扰 高速CPU及高速信号线
纳米铁氧体吸波材料发展趋势
复合化：
纳米铁氧体吸波材料与其它纳米或微米吸波材料复合, 制 成纳米复合铁氧体吸波材料, 发挥各自的优势, 则能拓宽吸收频 带、提高吸波性能, 从而满足实际应用上对吸波材料“薄、轻 、宽、强”的要求。如铁磁性Mn一Zn，Ni一Zn铁氧体。复合 化能够极大地提高吸波性能。可采用有机一无机纳米复合技术 ，能够很方便地调节复合物的电磁参数以达到阻抗匹配的要求 ，且可以大大减轻质量，有望成为今后吸波材料研究与发展的 重点方向。
纳米铁氧体吸波材料制备
微乳液是由油、水、表面活性剂有时存在助表面 活性剂组成的透明、各向同性、低黏度的热力学稳定 体系。其中不溶于水的非极性物质作为分散介质 , 反 应物水溶液为分散相 , 表面活性剂为乳化剂 , 形成油 包水型 或水包油微乳液。
微乳液法
水热法
在密闭高压釜内的高温、高压反应环境中 , 采 用水作为反应介质 , 使通常难溶或不溶的前驱体溶 解 , 从而使其反应结晶。
纳米 吸波 材料
纳米铁氧体吸波材料简介
铁氧体的纳米化，使其同时兼有纳米材料 和铁氧体材料的吸波性能。纳米铁氧体是双复 介质，既具有一般介质材料的欧姆损耗、极化 损耗、离子和电子共振损耗，又有铁氧体特有 的畴壁共振损耗、磁矩自然共振损耗和粒子共 振损耗。 单一铁氧体制成的吸波材料，难以满足吸 收频带宽、质量轻、厚度薄的要求，通常在铁 氧体微粉中加入一些添加剂组成复合吸收剂， 可使电磁参数得到较好匹配。 如：铁氧体纳米复合材料多层膜在7～ 17GHz频率段的峰值吸收为－40dB，小于－ 10dB的频宽为2GHz。 复合铁氧体纳米吸波剂不仅吸波性能优异， 而且还兼有抑制红外辐射等多种功能。
宽频化：
目前的反雷达探测隐身技术主要是针对厘米雷达波，覆盖 的频率有限。要求材料具备宽频带特性，即用同一材料对抗多 波段电磁波的探测。
纳米铁氧体吸波材料发展趋势
低维化：
为探索新的吸收机理和进一步提高吸波性能，纳米微粒、 纤维、薄膜等低维材料日益受到重视。研究对象集中在磁性纳 米粒子、纳米纤维、颗粒膜和多层膜，它们具有吸收频带宽、 兼容性好、吸收强、密度小等特点，成为极具潜力的隐身材料 发展方向。