【摘 要】
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电子设备和无线通信技术的飞速发展和广泛使用会产生大量电磁波,不仅影响设备运行,而且会对人体健康造成危害,因此,高性能（“轻、薄、宽、强”）的电磁波吸收材料对于控制电磁污染和保护人体健康不可或缺。多铁性BiFeO3具有固有极化、缺陷偶极极化和铁磁共振,会产生介电损耗和磁损耗,从而衰减电磁波。但由于单一多铁材料阻抗匹配不佳、密度大和有效吸收带宽窄等原因限制了其应用。为了解决上述问题,引入具有密度小、质
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电子设备和无线通信技术的飞速发展和广泛使用会产生大量电磁波,不仅影响设备运行,而且会对人体健康造成危害,因此,高性能（“轻、薄、宽、强”）的电磁波吸收材料对于控制电磁污染和保护人体健康不可或缺。多铁性BiFeO3具有固有极化、缺陷偶极极化和铁磁共振,会产生介电损耗和磁损耗,从而衰减电磁波。但由于单一多铁材料阻抗匹配不佳、密度大和有效吸收带宽窄等原因限制了其应用。为了解决上述问题,引入具有密度小、质量轻、比表面积大、表面原子比高和高介电损耗等特点的二维手风琴状的Ti3C2Tx MXene与BiFeO3复合。本文首先采用水热法和溶胶-凝胶法制备BiFeO3,再采用不同刻蚀剂制备Ti3C2Tx,最后利用溶剂热法将BiFeO3与Ti3C2Tx进行复合,研究BiFeO3/Ti3C2Tx的物相组成、微观形貌、磁性、电磁性能及吸波性能。具体研究内容如下:（1）采用水热法和溶胶-凝胶法制备出BiFeO3颗粒。使用水热法在KOH浓度为6 M时得到片状BiFeO3微米颗粒,吸波性能较好。BiFeO3微米颗粒出现RL≤-10 dB的吸波涂层厚度为4.9 mm;厚度为5.3 mm时,RLmin为-30.0 dB（17.5 GHz处）;厚度为5.6 mm时,出现 2.3 GHz（15.6-17.9 GHz）的最大有效吸收带宽（RL≤-10 dB）EABmax（Maximum effective absorption bandwidth）。使用溶胶-凝胶法制备出球状BiFeO3纳米颗粒,颗粒大小较为均匀,边界分明,分散性好。BiFeO3纳米颗粒的吸波涂层厚度为5.3 mm时,RLmin能达到-50.0 dB（15.4 GHz 处）,EAB 为 2.1 GHz;厚度为 4.9 mm 时,EABmax为 2.3 GHz（15.6-17.9 GHz）,RLmin为-37.7 dB。BiFeO3纳米颗粒优异的吸波性能可归因于其尺寸小,比表面积大,表面原子多等特点,能产生明显的界面极化和多重散射。（2）采用HF酸作为刻蚀剂成功刻蚀掉Ti3AlC2中的Al原子层,制得手风琴状Ti3C2Tx MXene,在含F元素的溶液中获得-O-、-F以及-OH等表面官能团,产生诸多固有缺陷。（3）利用溶剂热法制备出不同BiFeO3质量分数的BiFeO3/Ti3C2Tx复合材料。其中,水热法制备的BiFeO3质量分数为70%时,BiFeO3/Ti3C2Tx复合材枓出现RL≤-10 dB的吸波涂层厚度仅为0.9mm,厚度为1.8 mm时,RLmin为-40,5 dB;BiFeO3的质量分数为60%时,厚度为0.9 mm时,EABmax为3.0GHz。溶胶-凝胶法制备的BiFeO3质量分数为60%时,BiFeO3/Ti3C2Tx复合材料的吸波涂层厚度为1.7mm时,RLmin能达到-44.6 dB;BiFeO3的质量分数为50%时,厚度为1.0 mm时,EABmax最宽为3.2 GHz。BiFeO3/Ti3C2Tx复合材料优异的阻抗匹配,Ti3C2Tx的固有缺陷和表面官能团产生的极化以及片层间的多重散射和反射共同作用提高了材料的吸波性能。
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