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本论文采用不同方法制备了不同粒径和形貌的Fe3O4纳米颗粒,研究了它们的晶体结构、形貌、粒径及磁性能和微波特性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)对产物的晶体结构、形貌、粒径及磁性能进行了表征。利用矢量网络分析仪对Fe3O4纳米颗粒/石蜡复合样品在0.5～18GHz频率范围内的电磁参数进行了测量,研究了复合样品的微波吸收性能。
采用化学共沉淀法,通过调节反应体系中n(Fe2+):n(Fe3+)比例成功制备出了粒径在10～20nm可调的球形Fe3O4纳米颗粒,粒径为20nm的Fe3O4饱和磁化强度达到了74.73emu/g。微波测试表明,球形Fe3O4/石蜡复合材料具有良好的微波吸收能力(RL<-10dB)。随着样品厚度的增加,吸收峰位置向低频移动,且峰值和吸收峰的数目也随样品厚度而变化。粒径为20nm的Fe3O4/石蜡复合样品较粒径为10nm的Fe3O4/石蜡复合样品显示出更强的吸波性能。粒径20nm的Fe3O4/石蜡复合样品,当其厚度为5mm时,在5.2GHz和17.6GHz处的反射损失峰值分别达到了-35.1dB和-30.2dB。
利用氧化沉淀法制备出了平均粒径为43nm的八面体Fe3O4纳米颗粒,其在室温下表示出铁磁性行为,饱和磁化强度达74.2emu/g。研究了八面体Fe3O4纳米颗粒/石蜡复合样品在0.5～18GHz频率范围内的吸波性能。结果表明,复合样品也具有较好的微波吸收性,当厚度为2.8mm时,在10.8GHz处的反射损失峰值达到了-22.5dB。
球形和八面体Fe3O4纳米颗粒微波吸收性能的差异主要来自材料的磁导率,饱和磁化强度和各向异性越大,材料的磁导率就越大,对电磁波的损耗也越大。