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作为耐高温陶瓷材料,TiN具有高熔点,高硬度,以及良好的耐蚀性能和导电、导热性能,在电子领域具有广阔的应用前景。迄今关于TiN的形貌控制及其磁性能和电磁性能的研究报道很少,而关于纳米材料磁损耗与缺陷之间关系的研究尚属空白。为此,以实验室自制钛酸纳米管(简称NTA)为前驱体制备了掺杂及复合纳米TiN,利用透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼散射光谱仪、X射线光电子能谱仪等分析了掺杂及复合纳米TiN的形貌、结构、组成;采用超导量子干涉仪和矢量网络分析仪测定了其磁性及电磁性能;进而探讨了样品组成、形貌、结构及缺陷对其磁性和电磁性能的影响,系统研究了纳米氮化钛的结构与其电磁性能之间的构效关系,主要研究内容和结果如下:1.以实验室自制的钛酸纳米管为前驱体,以乙二胺为N源,采用高温氮化法成功制备出粒径为30nm左右的TiN纳米微粒,分析了其形貌、组成和电磁性能。2.以氨气为N源,采用热氮化法制备了不同掺杂比例的Mn-TiN和Zn-TiN复合材料,分析了其形貌、结构,以及磁性和电磁性能。发现随着掺杂比例的增加,Mn-TiN逐渐从抗磁性向室温铁磁性转变,而Zn-TiN表现为抗磁性。当Mn-TiN (Mn掺杂比例为1.5%;质量分数,下同)复合材料的厚度为2mm时,其在16.5GHz频率下的反射率可达-38dB;当Zn-TiN (Zn掺杂比例为20%)复合材料的厚度为2mm时,其在12GHz频率下的反射率可达-32dB。此外,尽管大比例掺杂的Zn-TiN不显示静态磁性,但其对电磁波仍产生一定的磁损耗。鉴于此,可以推测所制备的Mn-TiN和Zn-TiN复合材料材料的吸波性能与其缺陷的种类和含量等因素存在某种内在关系;而其磁损耗同样和缺陷存在某种对应关系。3.鉴于材料的电磁波吸收机制主要包括介电损耗和磁损耗,而TiN是一种以介电损耗为主的材料,若将其与磁性材料进行复合,将有望赋予材料磁损耗机制,从而提高其吸波性能。为此,在前述氮化钛制备研究的基础上,以Fe(NO)3·9H2O为Fe源,采用热氮化法(温度1000℃、氮化时间7h)成功制备了不同组成的TiN/Fe2N纳米复合材料,分析测定了产物的磁性和电磁性能。发现当TiN/Fe2N纳米复合材料样品的Fe元素含量为25%时,其吸波性能优良。厚度为3mm的该复合材料在频率7GHz附近的反射率可达-38dB;而厚度1~5mm的该复合材料反射率小于-10dB的频宽达4.6GHz。这意味着该复合材料在一定的频段范围对入射电磁波的吸收可达90%以上,显示出优良的电磁波吸收性能。可以推测,TiN/Fe2N纳米复合材料优良的吸波性能与其兼具介电损耗和磁损耗机制密切相关,同时与其合适的电阻率以及大比表面两相纳米微粒在交变电场作用下的界面极化密切相关。