兩種類型吸波材料鋇鐵氧體、SiC陶瓷的最新研究梳理

在上期中介紹了新型的SiC吸波材料的特殊結構，但吸波材料的種類和特點依然有很多。這期我來介紹兩種常見的吸波材料的最新報道（鐵氧體和SiC陶瓷）。

雷達吸波材料是指能夠吸收并損耗雷達波，實現減少目標雷達散射界面的目的，降低被發現的概率，賦予目標雷達隱身功能的一種功能材料。其中，基本原理是吸收如何在材料表面的電磁波，并通過材料內部磁滯損耗或介電損耗將電磁波能量轉換成其他形式的能量，并使電磁波因干涉而消失，從而損耗掉探測雷達波的電磁能量，破壞探測雷達回波信號的完整性，降低雷達發現目標的概率。高性能吸波材料滿足一下要求：材料應滿足阻抗匹配特性來減少電磁波表面的反射，入射的電磁波并盡可能全波被吸收劑衰變。目前常見的吸波材料有鐵氧體、SiC陶瓷和Si3N?4陶瓷等。下面我將簡要和大家分享一下最近的吸波材料研究情況。

鋇鐵氧體

2018年1月，印度Sachin Tyagi在INTEGRATED FERROELECTRICS發表“Synthesis and characterization of RADAR absorbing BaFe12O19/NiFe2O4 magnetic nanocomposite”文章，介紹了BaFe12O19/NiFe2O4納米磁性材料。

文章摘要

作者采用共沉淀法合成了具有超磁性的BaFe12O19/NiFe2O4納米顆粒。生成的前驅體在Ni氣氛下熱處理800°C，1000°C和1200°C。這種工藝得到的顆粒大小在20-22納米的范圍內，呈球形。此外，這種球形納米顆粒在高溫下呈六角形并探討了在X波段的電磁吸波性能。

圖文介紹

1. BaFe12O19/NiFe2O4納米顆粒的SEM圖像。

（a）“合成”的顆粒；
（b）在800°C處理；
（c）1000°C處理；
（d）1200°C處理。
在“合成”條件下，觀察到尺寸為30 - 35nm球形形貌的納米顆粒。隨著熱處理溫度的升高，大部分納米顆粒會慢慢消失，少數的納米顆粒會吸收較小的顆粒使體積膨脹。在1200°C，BaFe12O19/NiFe2O4納米顆粒(大小的范圍85 - 95 nm)有六角板和錐體形狀。

2.溫度對BaFe12O19/NiFe2O4納米晶體的磁滯回路的影響：

3.溫度對BaFe12O19/NiFe2O4納米晶體的 反射率的影響：

結論：采用共沉淀法成功合成了具有超磁性的BaFe12O19/NiFe2O4均勻球形納米顆粒(30 - 35nm)。在1200°C熱處理后得到六角板形狀的納米顆粒(85 - 95 nm)具有較高的飽和磁化強度為55.188 emu/gm，且在11.79 GHz時獲得最大反射率為-27.17 dB。

SiC陶瓷

2017年10，安徽大學在Journal of Alloys and Compounds中發表“Surface layer and its effect on dielectric properties of SiC ceramics”文章，介紹了表面層對SiC陶瓷介電的影響。

文章摘要

作者研究了從室溫到600°C， SiC陶瓷在102 to 106 Hz范圍內的介電性能。在300°以上，表現出了良好的介電性能。結果表明，燒結碳化硅試樣的表面覆蓋了SiO2層。表面層的氧空位擴散到內部，產生兩個熱激活的介電弛豫。低溫松弛被認為是由氧空位跳躍運動引起的極化子弛豫，而高溫則是由表層引起的Maxwell-Wagner弛豫。

圖文介紹

1．燒結碳化硅球團和相同的球團表面層磨削0.2 mm (b)的XRD衍射。插圖顯示了燒結顆粒的SEM顯微圖。實驗結果表明，燒結碳化硅球團被SiO2層覆蓋。

2.在不同頻率下，介電損耗和介電常數與溫度關系；

3.電學性能

(a):SiC陶瓷的電模量的虛部與頻率的關系。
(b): 在480°C下實驗點與擬合結果的比較
(c): 阿利紐斯圖。
(d): 燒結碳化硅陶瓷表面和拋光樣品的O元素XPS圖
研究的SiC陶瓷的低頻介電特性表明，SiC被SiO2表層覆蓋，導致了兩種熱激活弛緩。低頻率(高溫度)弛豫是由表面層效應引起的一種Maxwell-Wagner弛豫。高頻率(低溫度)松弛被認為是由表面層的氧空位擴散到樣品的內部的一個極化子弛豫。

總結：鐵氧體及其金屬粉末通過優良的電性能磁性能和較大的磁損耗而應用于吸波材料中，其結構和性能有著較高的研究意義。SiC陶瓷其高溫穩定性能好，密度小抗氧化等特性，作為高溫吸波材料有著明顯的優勢。在制備工藝，結構和摻雜等方面也同樣有更多的研究價值。

本文由材料人專欄科技顧問小凳子供稿，材料人編輯整理。

往期文章：北航J.Alloys Compd.：“木耳狀”石墨烯@SiC的合成

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