新型空心结构金属纳米晶电磁屏蔽材料的制备与应用研究

电磁波引起的电磁辐射与电磁干扰问题日益严重，引发的电磁辐射会对人类的健康造成重大的危害，而且引起的电磁泄漏也会危及国家信息安全和军事核心机密的安全。研究开发吸收波频宽、吸收能力强、材料密度低的电磁屏蔽材料成为电磁屏蔽技术发展的关键。为实现电磁波屏蔽材料的轻质化，科学家提出在一些特殊的空心结构表面通过物理、化学方法镀覆一层具有铁磁性的金属，进而得到具有电磁波屏蔽性能的电磁材料。但这种方法制备的电磁屏蔽材料表面包覆层调节厚度有限，而且包覆层结构受骨架材料结构的影响，所以空心结构形貌调控非常有限。因此，本项目提出通过一种简单易行的自催化还原法成功地制备出空心结构的球状和棒状金属纳米晶，并且通过调控不同形貌和结构的空心磁性颗粒，建立电磁性能与空心结构参数的调控规律，为提高电磁屏蔽性能提供一条新的技术途径。

为了减少低频磁场辐射，除在结构上合理布局、合理安置元部件外，采用高性能磁屏蔽材料进行磁屏蔽是一种减小低频磁场干扰的十分有效的措施。然而目前常用的电磁屏蔽材料电阻高但磁导率低，因此在低频条件下其电磁屏蔽效果不理想。在本项目研究中，我们选用高磁导率和导电率的新型空心结构磁性金属纳米晶作为轻质高效低频电磁屏蔽材料，并且对其制备技术和性能进行了系统探索研究。. 理论计算表明，空心结构的金属纳米晶具有密度小和屏蔽性能效果好的优点，而棒状的金属纳米晶其电磁性能优于球状金属纳米晶，而且长径比越高其电磁性能越好。. 采用溶剂热法-自催化还原法制备出立方体Fe、球状Fe纳米晶、一维棒状Fe纳米晶、一维针状Fe纳米晶和一维空心针，并且对其电磁性能测试得到以下结论：棒状和针状的电磁性能均优于球状和立方体状铁纳米晶；而且随着长径比的增加，电磁性能也逐渐增大；空心结构的针状纳米晶优于无空心结构的针状纳米晶。. 采用溶剂热法-自催化还原法制备出球形纳米晶镍、一维纳米晶镍、球形纳米晶钴和一维纳米晶钴，考察了溶剂、浓度，反应温度对纳米晶纯度及大小的影响。.采用新颖的孔蚀法对纳米晶铁球、纳米晶镍球和纳米晶钴球进行了刻蚀，成功制备出空心结构的纳米晶铁球、纳米晶镍球和纳米晶钴球，其电磁性能测试表明刻蚀后与刻蚀前铁粉的磁导率相比有很大提高。并且以此为基础，孔蚀法拓展应用到金属铜上得到了较好的结果。. 空心结构的球状磁性金属纳米晶的电磁屏蔽效能测试表明其有望作为轻质高效低频电磁屏蔽材料。. 本项目为我国探索新型的轻质高效低频电磁屏蔽材料提供了一定的理论基础和储备材料，对国防、民用均具有重要的现实意义。