基于超材料设计实现C/Co复合材料的超宽带吸收

本文通过简单的一步热解法合成了C/Co复合材料,在材料质量填充浓度为35%时,观察到其具有优异的介电频散性能。当材料厚度2.5 mm时,该复合材料在11.2 GHz的最小反射率为-23.7 dB,小于-10 dB的带宽为3.8 GHz。为了进一步提高吸收体的吸波性能,利用全介质超材料的设计对吸收体的宏观结构进行优化,此方法成功地将小于-10 dB的吸收带宽扩展到15 GHz(7.0~22.0 GHz)。该研究结果可以为高性能微波吸收材料的制备工艺和结构设计提供有价值的参考。

Fe_(95)Nd_5合金微波物性研究

采用高频熔炼、快淬甩带和高能球磨的方式制备了Fe95Nd5合金,并通过控制球磨时间来调控合金粉末的微波物性。结果表明:长时间球磨可以减少合金中α-Fe的晶粒尺寸,使其自然共振频率向低频偏移,从而能够提高其低频的磁损耗μ",采用这种后处理工艺可以获得低频高损耗微波吸收材料。

球磨钢珠配比对片状羰基铁粉吸波性能影响的研究

片状羰基铁具有高的饱和磁化强度和一定的平面各向异性,可突破Snoek限制,在微波吸收领域具有很好的应用前景。本文以球状羰基铁粉为原料,机械球磨制备了片状羰基铁,并根据球磨钢珠配比的改变获得形貌和电磁性能各异的片状羰基铁:随着钢球平均直径的减小,羰基铁片状结构逐渐增多,片状尺寸增大,片层厚度变薄,吸波性能提高;当采用4 mm钢球进行球磨时,片状羰基铁具有最佳吸波性能,其复磁导率的实部和虚部在2 GHz时可达到2.8773和0.9493;涂层厚度为2 mm时,反射率损耗在9.1 GHz处达到最大值-35 dB,小于-10 dB频带宽为7.429 GHz。

石墨烯-Fe@Fe_3O_4纳米复合材料的制备及其电磁性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨,通过高温热膨胀剥离氧化石墨获得多层石墨烯,最后由羰基铁热分解法原位制备多层石墨烯-Fe@Fe3O4纳米复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)以及矢量网络分析仪等对该复合材料的结构、形貌、电磁参数等进行了表征和测试。结果表明,石墨烯片层上附着了尺寸小于50 nm的球形Fe@Fe3O4颗粒;反射率损耗(RL)计算结果表明:以金属为衬底,当复合材料厚度为1.5 mm时,在10～16GHz范围内反射损耗均在-10 dB以下;当厚度为3 mm时,材料的反射损耗在4.3 GHz处达最大值,约为-25 dB。

铁氧体水泥基微波吸收复合材料的初步研究

运用电磁场基本理论 ,研究混凝土—空气界面对微波的反射系数。当视水泥砂浆为无损耗电介质时 ,其对微波的反射系数绝对值接近于 1。以铁氧体吸收剂和水泥复合方法 ,制备具有微波吸收特性的混凝土 ,当吸收剂含量为 33% (质量分数 )时 ,厚度为 3mm的混凝土 ,对于频率为 8～ 12GHz的垂直入射电磁波 ,具有最小约 - 7dB ,最大 - 15dB的微波吸收性能。由于对电磁波反射能力的相对减弱 ,与水泥砂浆相比 ,含有吸收剂混凝土的电磁屏蔽效能有所下降。但这类材料在新型隐身型防护工程构筑。

多层雷达波段吸波涂层的研究现状及展望

从多层吸波涂层的反射率计算及优化设计2个方面介绍了多层吸波材料理论的研究进展;从阻抗匹配型和阻抗更迭型2个设计方向概括了国内外多层吸波材料研究的主要试验成果;指出了多层吸波涂层研究当前存在的问题和今后的发展方向,如涂层厚、质量大等问题以及吸波材料发展的复合化、智能化的发展趋势;对多层吸波涂层的发展前景进行了展望.

快淬FeSiCo磁性材料结构与吸波性能研究

采用快淬工艺制备Fe80-xSi20Cox(x=10,15,20,25)磁性合金,高能球磨后使用SEM、XRD分析快淬合金的微观形貌与相组成,通过VSM测量快淬合金的磁性能,采用Agilent PNA 8363B微波矢量网络分析仪测量快淬合金的电磁参数。研究结果表明:经高能球磨后的FeSiCo合金粉末具有扁平状的疏松结构;Co含量的变化未改变合金粉末的相结构,都为α-Fe(Co)结构,随着Co含量的增加,矫顽力Hc先增大后减小,饱和磁化强度Ms亦先增大后减小;按传输线理论模拟计算,Fe55Si20Co25合金粉末具有最佳的反射损耗,在涂层厚度为1mm、频率为2.5GHz时其反射损耗为-3.4dB。

真空热处理对快淬纳米复合NdFeB电磁特性的影响

采用真空快淬技术制备低Nd含量的NdFeB纳米复合磁性材料,通过差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和微波矢量网络分析仪等手段研究了真空热处理前后样品微观结构和电磁特性的变化。DSC结果显示在510℃和630℃处出现两个放热峰,在稍微高于这两个温度分别热处理后,相对于快淬态样品,材料的磁导率(μ')和磁损耗(μ″)降低,并且磁损耗出现多重频散特性,同时复介电常数减小,特别在2 GHz处ε″分别为-103.7(540℃)和ε″为-245.3(650℃)。根据传输线理论模拟计算涂层的反射损耗,发现快淬态样品在3.7 GHz下厚度为1.5 mm时最小反射损耗为-5.3 dB;而热处理后的样品在12 GHz处获得最小反射损耗,分别为-3.3 dB(540℃)和-2.1 dB(650℃)。

入射角对微波在面内各向异性磁性薄膜中传播特征的影响

基于Maxwell方程组，探讨了面内各向异性磁性薄膜内磁导率的旋磁特性对微波在膜内传播性质的影响，揭示出不同角度入射的微波在膜内的传播性质具有显著差异。

金属膜介电性能调控研究

微米级粉体吸收剂性能指标已经达到理论极限,纳米结构金属薄膜由于具有更高的磁导率有望成为一种新型的微波吸收材料,但目前受限于界面匹配性能,必须控制其介电常数使其适合界面匹配.本文主要讨论金属薄膜的介电机制以及对其介电常数调控的可能性.基于重整化有效媒质理论的计算结果表明,可以通过相应技术途径使连续金属膜变成不连续,并控制不连续金属膜单元尺寸,当单元尺寸处于微米量级范围内时,金属膜的有效介电常数可以降到微波可匹配范围内.

Fe_(1-x)B_x磁性纳米膜的制备和微波物性分析

为获得具有较高复磁导率虚部的磁性材料并研究其微波物性,采用磁控溅射方法,制备Fe1-xBx磁性纳米膜,以Landau-L ifsh itz-G ibert方程研究复磁导率虚部随纳米膜各向异性场、饱和磁化强度和阻尼系数的变化规律,采用谐振腔法开展点频测试。结果表明,测试数据与理论计算值吻合较好。结合Fe1-xBx样品的制备,分析了其磁导率虚部随制备工艺、组分、厚度等的变化规律,这对于获得高磁导率(虚部)的磁性纳米膜具有指导意义。

双相FeNd纳米晶的微波磁导率调控及其吸波特性研究

采用熔体快淬制备NdFe二元合金甩带,获得较细的纳米晶,经粉碎及处理后,采用体积比为50%的含量与石蜡混合,进行2GHz～12GHz频段的电磁性能测试,获得了较好的微波电磁性能,其中Nd8Fe92在2GHz处μr=4.5–j2.2,εr=128–j45,当厚度为1.2mm,分别模拟得到微波频率在4GHz附近反射率衰减为-8.5dB(86%的能量损耗),在2GHz附近衰减为–5.8dB(75%的能量损耗)的性能。模拟后可根据不同频率需要设计成在一定厚度和Nd元素含量比的微波吸收材料。

由散射系数反演电磁参量的一种改进算法

传输/反射法中存在的多值性问题多年来颇受关注。本文考察了两套由散射系数反演电磁参量的公式,表明在满足折射率虚部不小于零、阻抗实部大于零和折射率正切角取值范围受阻抗正切角限制关系三条件时,两套公式均可确定阻抗和折射率虚部,并给出数量有限的、可能的折射率实部。在此基础上,利用相邻频率点电磁参量的连续性,可分别求出数个差异显著的电磁响应谱。依据对材料电磁性能的初步认识,不难选出合适的介电常数和磁导率。最后,通过实例检验了上述方法的有效性。

Fe_(1-x)B_x磁性纳米膜微波磁损耗研究

用直流磁控溅射法制备了Fe1-xBx薄膜。用谐振腔点频测试其微波磁损耗。测试结果和理论计算基本相符。研究了薄膜的制备工艺、组分、厚度、各向异性场、饱和磁化强度和阻尼系数等对微波磁损耗的影响。发现增大薄膜的各向异性场或饱和磁化强度、适当增大阻尼系数对提高磁损耗和展宽共振峰频带有益,而且阻尼系数的微小变化将对磁损耗值产生重要作用。试验也表明制备工艺、薄膜组分、厚度对磁损耗具有重要影响。

宽频带超材料微波吸收结构研究

将3D超材料吸波结构和磁性吸波材料相结合使用,对宽频带微波超材料吸收结构进行了设计优化和电磁场仿真研究.利用磁性材料本身的电磁波吸收性能和周期性超材料吸波单元的频率可设计性,并充分考虑了3D渐变单元的电磁场匹配和多次反射吸收的情况,设计了由圆台形单元组成的周期性吸波结构:每个圆台由20层尺寸渐变的金属谐振单元和以羰基铁粉为吸波填充材料的磁性复合层相间堆叠而成.采用电磁仿真软件CST Microwave Studio进行了结构设计以及吸波效果和电磁场分析,结果表明:此结构在4.5 G^18 GHz频率范围内电磁波吸收效果较好,正入射的吸收率大于90%.仿真和分析结果也表明,吸波材料和超材料相结合,在厚度不超过5 mm的情况下,所能够实现的吸波频率的下限约为4 GHz.

FeCo薄膜微波磁导率谱的磁滞特性研究

测量了FeCo薄膜在0.5-8 GHz频率范围内的复数磁导率谱，通过改变外加磁场 H ex 的方向、大小，研究磁导率虚部共振曲线出现的磁滞现象。验证了样品铁磁共振频率f r 的平方值随正向H ex 线性变化的规律；观察到 H ex 与样品磁化方向相反时，共振曲线的磁滞现象，尤其是 H ex 的值接近矫顽力H c时，共振曲线出现双峰，反映了铁磁薄膜中部分磁矩随着反向H ex 逐渐增大逐步翻转的磁化动力学过程。由铁磁共振公式拟合磁谱虚部曲线，计算了双共振峰出现时薄膜中磁矩发生翻转的比例。

不连续金属膜的介电性能计算

采用Bruggeman有效媒质理论、基于HFSS软件的S参数法和谐振腔微扰法对不连续金属膜的介电常数进行计算.计算结果表明,在满足长波准静态近似条件下,通过对金属的介电常数进行重整化处理,将涡流效应和局域场增强效应纳入到重整化介电常数中,可以将金属等效为均匀极化的介质,并利用有效媒质理论解析的计算出不连续金属膜的介电常数.且在不连续金属膜中,由于涡流效应的影响,不连续金属膜单元尺寸的大小将显著影响到不连续金属膜的有效介电常数.另外,Bruggeman理论在计算填充浓度小于阈值的样品时才可以获得准确结果.该文结论对研究不连续金属膜的介电性质具有积极的指导意义.

嵌入频率选择表面的薄层宽带磁性吸波材料研究

介绍一种在两层磁性材料之间嵌入频率选择表面的薄层复合吸波结构的宽带吸收特性.频率选择表面由金属方环阵列和低耗介质板构成,其上层、下层磁性材料为不同电磁参数的羰基铁复合物.不加频率选择表面的传统磁性吸波材料若想在宽带取得良好的吸收效果,需要较大的厚度和面密度,导致其应用范围受限.引入频率选择表面能够增强复合吸波结构的吸收频带,并有效减薄吸波结构的厚度.在阻抗匹配条件下,电磁能量主要通过金属单元的欧姆损耗和底层磁性材料的磁损耗进行吸收.为了验证该复合吸波体的吸波性能,在电磁仿真软件HFSS 15.0上搭建模型,而后根据仿真结果对结构参数不断进行优化.最终的仿真结果表明,复合吸波材料厚度为2 mm,2 GHz处反射率可达-5.5 dB,在3.4 G^9 GHz频段反射率为-10 dB,在9 G^18 GHz频段反射率依旧达到-8 dB以下.而无频率选择表面的复合吸波材料,在同等条件下,虽然峰值吸收率较大,但在12 GHz以上吸波性能快速恶化,难以满足宽带吸波的要求.因此,含频率选择表面的复合吸波体具有吸收频带宽的优势,具有广泛的应用前景.

嵌套斯格明子的自旋动力势效应研究

磁性斯格明子(Skyrmion)是具有拓扑保护的涡旋磁结构,在实空间拥有非平庸拓扑特性,被认为是未来自旋电子器件的理想信息载体,关于斯格明子性质和应用的研究是目前学术界的热点.嵌套斯格明子(Skyrmionium)是一种特殊的磁性斯格明子结构,是由拓扑荷相反的两个斯格明子内外嵌套而成,具有总斯格明子数为零的特点,可以避免斯格明子霍尔效应.采用数值方法研究了纳米圆盘中嵌套斯格明子的自旋动力势效应,其在面内微波磁场激励下的旋转振荡模可以在纳米盘边缘产生显著的自旋相关电场.相比于传统的磁性斯格明子,嵌套斯格明子的集体振荡模式更加复杂,自旋相关电场源于拓扑荷为正区域、为负区域以及边缘区域集体贡献.嵌套斯格明子的集体振荡在纳米盘边缘产生的电压振幅达到了微伏量级,远大于传统磁性斯格明子产生的电压,便于直接测量.该工作对于基础物理和应用研究均有积极意义.

磁控溅射法制备VO_2薄膜及电阻突变测试

基于常温反应磁控溅射和热处理工艺,在硅片(100)衬底上,制备出了具有相变特性的二氧化钒(VO2)薄膜,采用XRD、SEM对薄膜的物相结构、表面形貌进行了表征。热处理后,薄膜晶粒开始生长,在2θ=27.9°、37.1°、42.3°分别出现了VO2的(011)、(200)、(210)衍射峰,薄膜形貌均匀致密。对薄膜的方块电阻进行了变温测试,相变前后薄膜电阻突变量达三个数量级,具有很好的半导体-金属相变特性。文中还对VO2薄膜在伪装领域的应用前景进行了分析。