二氧化硅包覆羰基铁粉的制备及其吸波性能

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangcongzhi
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羰基铁粉在 X波段(8—12GHz)有良好的吸波能力,是常见的吸波材料之一。然而,面密度高、化学稳定性差等缺点制约着羰基铁粉在吸波领域的进一步应用。人们希望通过对羰基铁粉的改性进一步增强其有效吸波的带宽和吸波的强度,从而减少羰基铁粉在涂料中的比例,减小整体的面密度;同时增强羰基铁粉的抗氧化性。常见的改性方法包括,通过球磨或改变制备条件等方式改变羰基铁粉的微观形貌,用包覆等手段将羰基铁粉与其他材料复合等。  SiO2包覆羰基铁粉被证明可以有效提升样品的吸波能力并增强样品的抗氧化能力,是一种有效的改性手段。然而现有的研究在添加剂对 SiO2层微观形貌的影响以及提升样品的电磁波吸收性能的机理两方面都显不足。因此我们设计了用化学浴沉积法制备SiO2包覆羰基铁粉,使用正硅酸乙酯(TEOS)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)两种试剂制备SiO2包覆羰基铁粉样品。APTES是一种常见的硅烷偶联剂,其分子中的极性基头可以吸附在羰基铁粉表面形成单分子层;TEOS在水解过程中会与 APTES水解时形成的悬空的硅氧键结合,形成SiO2层。通过调整TEOS与APTES的添加量,对比不同添加比例的对应的样品的微观形貌,确定了添加剂对 SiO2层形貌的影响;同时讨论了样品的自然共振和涡流损耗各自在样品磁损耗中的发挥的作用。  使用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的微观形貌;使用网络适量分析仪测量了样品的电磁性能;使用红外吸收谱、X射线衍射(XRD)表征了样品的成分组成,研究的主要结论有:  1.当APTES与TEOS同时使用时,样品的絮状形貌特征随着 TEOS用量的增加而更加显著。  2.用APTES:TEOS:无水乙醇=1:3:2400的化学浴溶液制备的样品具有最佳的电磁波吸波效果,此样品的反射吸收率在频率为10.4GHz处达到-38.8dB,当 TEOS的比例增加或减少时,样品的吸波性能有所下降。  3.同时使用APTES和TEOS的样品的絮状形貌特征是TEOS造成的,形成絮状的原因是TEOS在未被APTES的Si—O键捕捉的情况下在乙醇—水溶液中水解,之后沉积在样品表面而形成的。  4.以APTES为单一硅源制备出来的 SiO2包覆羰基铁粉样品有更加光滑而致密的包覆层。这种样品的反射吸收率在频率为9.2GHz时达到-58.6dB.  5. SiO2包覆层增加了包覆样品的应力能,并因此改变了电子自旋共振的频率与强度。电子自旋共振的改变增强了样品在特定频率的磁损耗强度,使样品在这些频率有更强的吸波能力。
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