原位化学共沉淀法制备Fe3O4―炭黑复合材料及其吸波性能

【摘要】本文采用原位化学共沉淀法制备纳米Fe3O4-炭黑（CB）复合材料，对炭黑Fe3O4复合材料进行了XRD、矢量网络分析仪、SEM等表征。实验研究Fe3O4与炭黑的质量比对吸波性能和电磁参数的影响。结果表明：制备出Fe3O4与炭黑以质量比4：1复合时，样品厚度为2.0mm时，Fe3O4-炭黑复合材料最大吸收值为-37.3dB， 大于10dB的吸收带宽达到3.0GHz。

【关键词】Fe3O4-炭黑复合材料；制备；原位化学共沉淀法；吸波性能

1、引言

电子和通信设备正向着高频、密集、灵敏及多样化发展，这不仅引电磁环境污染和发电磁波干扰，严重时导致电磁信息泄漏，成为敌方侦察的线索[1-3]。为降低电磁干扰和电磁泄漏，需提高阵地的抗电磁干扰能力。重量轻、厚度薄、价格低、宽频段、强吸收、高性能的电磁波屏蔽和吸收材料的研制和开发意义重大[4，5]。

从目前吸波材料研究情况看出，复合材料能够在较宽频段达到理想的吸收[6-10]。其中耐氧化的炭黑复合吸波材料的开发逐渐受到重视[11]。Fe3O4本身往往只能吸收有限频带的电磁波，很难达到宽频带吸收的目的[12]。

2、实验

原位化学法制备Fe3O4-CB，X-射线衍射实验采用日本Rigaku D/Max-RC X-射线衍射仪，激光源为Cu-Ka射线（λ=0.15405nm，45.0kV，50.0mA），扫描范围为10°～80°；样品的表面形貌分析采用日本HITACHI公司生产的S-4800扫描电镜进行，扫描电压为20.0kV；电导率的测试使用SDY-4型四探针测试仪；吸收剂以50Wt%与粘结剂石蜡复合，厚度为2.00mm；吸波性能根据传输线理论计算得到。

3、结果与讨论

3.1Fe3O4和炭黑的组成及形貌

Fe3O4的负载量增加的时候，Fe3O4在复合材料中的衍射峰质检变得明显。

图2a）、b）分别是所选炭黑和共沉淀法制得的Fe3O4样品的SEM图，图2a）中的插图是炭黑一个聚集体形貌。图2b）颗粒粒径分布在30～40nm。从图2c）可以看出，所制备的Fe3O4-CB粒径均匀，插图为Fe3O4-CB聚集体形貌。

炭黑的表面粗糙度，即孔隙性也影响炭黑的导电性。所以，导电性能好的炭黑要具备粒子小、结构高、表面纯净、粗糙多孔的特点。

3.2Fe3O4-炭黑复合材料的电磁性能

从图3曲线看出，在2～18GHz纯Fe3O4样品在17.4GHz有一吸收峰，其峰值为-6.2dB。Fe3O4与CB的质量比为1：1，2：1，3：1，4：1，5：1，2：3的六个样品的吸收峰位置均出现在Fe3O4与CB最大峰之间，其中4：1的样品在12GHz达到最大吸收峰-37.3dB。

4、结论

本文研究了复合吸波材料Fe3O4-CB的电磁频谱及微波吸收特性。结果发现，当Fe3O4与CB以质量比4：1复合时，样品厚度为2mm时最大吸收值为-37.3dB，10dB以上的吸收带宽能够达到3.0GHz。另外，通过对Fe3O4-CB中CB和Fe3O4的质量比进行控制，从而对吸收频带实现调节。

参考文献

[1]冯桂山，沈涛，韩玉峰.屏蔽室接地线对屏蔽效能和信号泄漏的影响[J].屏蔽技术与屏蔽材料.安全与电磁兼容，2005，3：85～87

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[3]Topfer J.， Pawlowski B.， Grabner. F. Polymer Bonded Ferrite Materials as EMC Components[J]. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik， 2003， 34：597～602

[4]张拴勤.吸波材料和电磁屏蔽材料的研究现状[J].屏蔽技术与屏蔽材料，2007，62-65

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