纳米铁纤维与羰基铁粉共混制备轻质宽带吸波涂层材料

为降低羰基铁粉吸波剂的密度、提高介电常数,采用轻质、高介电常数的纳米铁纤维与羰基铁粉共混,制备了轻质宽带吸波涂层.研究了纳米铁纤维含量对复合吸波剂微波电磁与吸收特性的影响.结果表明,随纳米铁纤维含量的提高,复合吸波剂的介电常数和磁导率增大.当复合吸波剂中纳米铁纤维含量(质量分数)为2.2%-4.4%时,吸波涂层有更低的面密度和更宽的有效带宽,这是由于在一定范围内提高介电常数,可以改善吸波涂层的匹配吸收特性.

多晶铁纤维的合成与微波吸收性能的研究

0引言微波吸收剂是一类新型功能材料,主要用于吸收雷达波使目标难以被识别和发现,是隐身技术的重要组成部分,也是国内外军事领域内的高新技术之一。吸收剂的种类很多[1~3],其中多晶铁纤维是最近几年才提出的一种新型吸收剂,其直径在微米、亚微米、纳米量级,长度在几微米到几百微米范围变化,具有显著的形状各向异性,是最有发展前途的吸收剂之一。近几年来,国内外对多晶铁纤维的性能及应用研究报道较多[4,5],对多晶铁纤维的合成研究报道较少,而且介绍的十分简单。本文研究了一种化学合成多晶铁纤维新工艺:用化学方法合成前驱体α鄄FeOOH纤维,再经硅包覆、脱水、还原、修饰和钝化得到多晶铁纤维。该工艺具有原料成本低、反应条件温和、易于控制纤维的长度、直径、径轴比以及易于实现工业化生产等优点;但该工艺在α鄄FeOOH纤维变为多晶铁纤维过程中,内部结构和化学成分发生很大变化,使得到的多晶铁纤维产生断裂、空洞、小隙、表面形貌不规整等缺陷,导致其总退磁场大,吸波性能大幅下降。为了消除缺陷,试验中选用五羰基铁作为修补剂,利用热解法使五羰基铁分解成超细、活性大的羰基铁,对微细缺陷进行深度渗透填充修补,修补后又进行了表面钝化处理,使整个工艺得到完...

铁纤维表面涂覆二氧化硅后的抗氧化性能及机理

铁纤维在空气中易与氧和水发生反应而氧化,影响其使用寿命。在铁纤维表面涂覆SiO2涂层,借助扫描电镜、能谱分析、热重分析和X射线衍射分析技术,对其改性前后的形貌、成分、物相及抗氧化能力进行了分析。结果表明,铁纤维表面涂覆SiO2后,其主要成分保持不变,在界面处形成了Si-O-Si网络,使铁纤维开始被氧化的温度从250℃提高到280℃,抗氧化能力明显增强。

纳米絮状铁纤维的制备及性能测定

用化学气相热解制备纳米絮状铁纤维,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、震动样磁强计、X射线能谱仪、微波矢量网络分析仪对材料的性能进行了表征。结果表明:制备的材料为体心立方结构的α Fe絮状纤维,研磨成微粉后,微观下仍然呈纤维状,自然降温的比饱和磁化强度(σs)为128～187emu·g-1,快速降温铁纤维的矫顽力(Hc)比自然降温的铁纤维高12倍;纤维的平均直径0 35μm,铁粒子的晶粒尺寸为6 85～15 18nm;在微波X波段有强吸收衰减作用,反射率小于-10dB,面密度为1 72～2 2kg/m2。

多晶铁纤维吸收剂微波复磁导率和复介电常数的理论计算

由麦克斯韦方程出发，导出了多晶铁纤维吸收剂微波复磁导率和复介电常数的理论计算公式；通过对5GHz频率点多晶铁纤维吸收剂的数值计算，分析了多晶铁纤维的直径、长径比及电导率等对其电磁参数的影响。

热解温度对多晶铁纤维的静磁和微波电磁性能的影响

在气流的诱导作用下,仅通过控制五羰基铁的热解温度,可获得不同晶粒尺寸及化学组成的多晶铁纤维.研究了热解温度对多晶铁纤维的静磁和微波电磁性能的影响规律.结果表明,由于多晶铁纤维的结构和组成随热解温度里规律性变化,导致多晶铁纤维的静磁和微波电磁性能对热解温度有强烈的依赖性.500℃获得的多晶铁纤维晶粒尺寸为21.6 nm,碳含量为8.26%,此时软磁性能最差,复介电常数和复磁导率最低;而在700℃获得的多晶铁纤维的晶粒尺寸为61.1 nm,碳含量为3.88%,此时具有最佳的软磁性能和最高的介电损耗及磁损耗.这表明通过调节热解温度控制产物的结构和组成,可以获得微波电磁性能优良的多晶铁纤维.

有机凝胶-热还原法制备超细金属镍、铁纤维

分别以柠檬酸和碱式碳酸镍、乳酸和硝酸铁为原料,采用有机凝胶-热还原法分别成功制备了超细(直径<1μm)金属镍纤维和铁纤维,镍纤维长2m,铁纤维长0.5m,组成2种纤维的晶粒约100nm。通过FTIR,XRD,TG/DSC和SEM对纤维前驱体凝胶的结构、热分解过程及热还原产物的形貌进行了表征。凝胶的可纺性与组成凝胶的羧酸盐分子结构有关。柠檬酸和乳酸中的羟基分别单齿配位于Ni2+和Fe3+离子,可能形成线型分子[(C6H6O7)Ni]n和[C3H4O3]3Fe,由这些线型分子组成的凝胶显示出了良好的可纺性。同时,可能由于在柠檬酸与Ni2+离子的反应中存在Ni2+离子的架桥作用,因而柠檬酸镍凝胶显示出了比乳酸铁凝胶更好的可纺性。

一种多晶铁纤维的表面改性方法

介绍了一种对多晶铁纤维表面进行改性的方法。从磁学物理的角度出发 ,并结合大量实验结果 ,确定了具体的实施方案。结果表明处理后的纤维表面电阻率得到显著提高 。

气流诱导多晶铁纤维的可控制备及生长机理

仅通过控制Fe(CO)5的热解温度(Td),用气流诱导法制备了化学组成与结构可控的多晶铁纤维。研究了热解温度对多晶铁纤维的结构和化学组成的影响规律以及多晶铁纤维的形成机理。结果表明,多晶铁纤维的直径为100￣300nm、长径比为10￣40,随热解温度的升高,多晶铁纤维的晶型结构更完整,晶粒尺寸在8￣61nm内增大,组成多晶铁纤维的纳米晶粒子在600℃由颗粒状变为层片状,且在较高和较低的热解温度下易于获得铁元素含量高的多晶铁纤维。多晶铁纤维的形成是由于自发磁化的铁纳米晶粒子在气流的诱导作用下自组装成一维结构。

吸波铁纤维的结构及性能

目前吸波材料应用的范围主要集中在硬质材料上,用铁纤维开发满足特殊军事环境下的柔性吸波织物具有重要的研究意义。为此,针对铁纤维的吸波性能和可纺性能,对铁纤维的微观形态及微区成分元素种类、含量进行测试。结果表明,圆铜法生产的铁纤维截面呈不规则异形,纵向有多道沟槽,其微观形态和组分对纤维吸波性能具有促进作用。对直径10μm铁纤维与直径18μm不锈钢纤维的力学性能、摩擦性能进行对比,预测了铁纤维顺利纺纱的可行性。

多晶铁纤维表面原位氧化及其微波吸收性能

利用气氛退火炉对多晶铁纤维进行表面原位氧化改性，获得了表面包覆铁氧化物的多晶铁纤维复合结构。采用扫描电镜、X射线衍射仪观察和表征多晶铁纤维表面氧化前后的形貌和物相，用微波矢量网络分析仪测试样品在8～18GHz波段的电磁参数。分别以表面氧化改性前后的多晶铁纤维为吸收剂，制备厚度为1mm的吸波涂层，采用弓形法测试涂层在8～18GHz波段的反射损耗值。结果表明：多晶铁纤维经表面原位氧化改性后在表面形成较均匀的铁氧化物，从而能有效降低其复介电常数，而复磁导率实部与虚部仍保持较高值。表面包覆铁氧化物的多晶铁纤维以20％填充量制得的吸波涂层，在8～18GHz频段的反射损耗优于-10dB的吸收带宽可达4．5GHz，峰值达-25．38dB。

多向定向铁纤维吸波材料的雷达反射特性研究

基于电磁场理论用传输矩阵方法数值计算具有金属基底多向定向铁纤维吸波材料的雷达反射特性。结果表明具有强各向异性的单定向铁纤维材料 ,通过多向定向铺层在铺层层数不是很小时 (通常大于 1 0层 )该吸波材料表面的反射场近似各向同性特性 ;指出它的反射特性可用反射系数平行分量 (R/ / ) 0 表征 ;通过等效电磁参数的计算和实验验证了数值分析的正确性。

LDPE-Ni/多晶铁纤维电磁屏蔽包装材料研究

为制备一种性能优良，使用方便的电磁屏蔽包装材料，用多晶铁纤维和镍粉作为导电填料，填加到LDPE中，制备成了LDPE-Ni／多晶铁纤维电磁屏蔽材料。研究发现，该材料的屏蔽效能值为20dB；“渗滤阈值”为20％～25％；由于多晶铁纤维的复合磁损耗机理，材料的具有一定的吸波功能；当多晶铁纤雏和镍粉的含量为18％时，复合材料达到最大拉伸强度12．5MPa，而其断裂伸长率呈下降趋势。

长径比对多晶铁纤维吸收剂微波电磁参数的影响

由麦克斯韦方程出发，导出了多晶铁纤维吸收剂微波复磁导率和复介电常数与长径比的理论关系式；根据理论，通过对5GHZ频率下多品饮纤维的数值分析，讨论了长径比对多晶铁纤维吸收剂微波复因导率和复介电常数的影响，得到随长径比的归大铁纤维发磁导率虚部、复介电常数实部和虚部都显著增大的结论。

多晶铁纤维吸波材料的微波磁性研究

实验研究了纤维组分、直径和长径比对多晶铁纤维微波磁导率的影响。结果表明，选择具有高本征磁导率和低电导率的材料制备多晶铁纤维有利于提高多晶铁纤维的微波磁导率；多晶铁纤维的微波磁导率随纤维直径的增大而减小，随长径比的增大而增大。介绍了一种高性能多晶铁纤维的研制及其微波磁性。

羰基多晶铁纤维吸波性能的研究

MOCVD法制得的羰基多晶铁纤维,测量并分析了铁纤维电磁参数的变化趋势。通过对多晶铁纤维不同的填充比,以及一定填充比、不同厚度材料吸波性能的研究,发现多晶铁纤维以较低填充比、较薄的厚度就可获得较好的吸波效果,有可能成为良好的轻质高效吸收剂。

羰基铁纤维的磁场诱导制备及其微波电磁特性分析

羰基铁热分解产生的铁原子在外加磁场的作用下形成羰基铁纤维。对羰基化合物气化速率、保护气氛流量、分解温度和外加磁场强度等因素的调控,制备出铁含量在90%~98%可调、直径在亚微米到微米(200nm^10μm)及长径比可控的羰基铁纤维。将羰基铁纤维与石蜡制成同轴样品,采用矢量网络分析仪测量了羰基铁纤维的微波电磁参数。结果发现羰基铁纤维在2~18GHz范围内具有高磁导率、高磁损耗和良好的频响特性。两种羰基铁纤维在2GHz处,磁导率实部为5.2和3.5,虚部为2和1.5,所对应的共振频率分别为3和6GHz。通过对羰基铁纤维中碳含量及长径比的调节,可控制纤维的磁导率和共振频率。

单一定向铁纤维吸波涂料电磁参数的计算

依据强扰动理论,考虑了单根纤维在粘结剂中的微波电磁参数,导出了单一定向铁纤维涂料等效电磁参数的计算公式。采用遗传算法编制程序,分析了纤维的长径比、半径和含量等因素对涂料等效电磁参数的影响,并与实验作了对比。

多晶铁纤维铺层的雷达波反射特性研究

依据电磁场理论推导出了多层不同取向的纤维铺层吸波板的反射率公式 ,利用此公式对给定的电磁参数及结构计算了吸波板的反射率 ,由计算结果分析了入射波的偏振角。

多晶铁纤维微波吸收剂的分级改性及其应用初探

报导了一种多晶铁纤维的分级改性结果,这种多晶铁纤维的分级是在自行设计改造的分级机上进行的。分析了这种多晶铁纤维吸收剂的电磁特性,并对利用这种多晶铁纤维吸收剂的吸波涂层材料作了初步研究,同时对多晶铁纤维吸波材料吸波机理进行了定性分析。