渗流型铁电铁磁复相高性能吸波材料的制备与性能研究

As is known, microwave absorbing material is more and more interested, facing electromagnetic interference (EMI) problems, in recent years due to the growth of LSIC and electronic devices and development of aeronautics and aerospace technology except for initial purpose of detection avoidance and camouflage in military. This work focus on preparation of a novel ferroelectric and ferromagnetic composite materials with high performance in electromagnetic wave absorption, in which a new concept, the percolation theory, is successfully introduced into the composite to increase significantly the wave absorption. In this case, the composite is prepared in situ by sol gel method with microstructure composed of two phases of the perovskite and spinel, in which the spinel is controlled to form significantly and surrounded by only a thin layer of the perovskite phase. The percolation behavior with super high threshold is thus obtained in the composite. The problem that the individual character of one phase decreases sharply in general in the composite with the second phase mixed on the basis of composite law is successfully solved and the performance of the composite with super high ferroelectrics, high ferromagnetic and high losses appearing simultaneously is obtained. Furthermore, it is suitable to match among the phase characters and to desire high properties of all the constituent phases. It increases most probably the attenuation ability of the composite, increasing magnificently the wave absorption property. Visibly, it is the new way to prepare a ferroelectric/ferromagnetic composite with super high absorption properties. The initial conclusion drawn has revealed that the composite with super high properties of wave absorption can be prepared. The work is obviously important for us to develop the materials with high absorption property.

随雷达、微波通讯和航空航天等科学技术的发展，随电子原器件及设备的小型化和高度集成化，微波、电磁波吸收材料的应用日趋广泛。本项目以研究制备一种新型高性能铁电铁磁两相复合吸波材料为目标，通过引入渗流概念，为实现超高性能化提出了全新思路。项目在复合体系中通过原位复合工艺，控制在大量的铁磁相颗粒周围被一层极薄铁电相包裹，产生非线性渗流效应，实现材料的超高介电性、高磁性和高损耗共存，突破了复合材料体系中通常出现的一相性能会受另一相影响大幅下降而无法同时获得高性能的难题，使复相材料的各单项性能比复合前材料都有极大幅度的提高。渗流型吸波材料兼具铁电、铁磁性能的特点及超高性能的同时获得，可满足材料对性能匹配调节和高效吸收的要求，有利于大幅提高对电磁波的哀减能力并使吸波效果有突破性改善，这为新型高性能吸波材料的开发提供了新的研究思路。初步研究已经取得了重要结果。项目的研究将为相关材料性能突破起到重要作用。

随雷达、微波通讯和航空航天等科学技术的发展，微波、电磁波吸收材料的应用日趋广泛。本项目以研究新型高性能铁电铁磁复合性能吸波材料为目标，研究了铁电铁磁两相复合吸波材料和单相磁、电复合性能吸波材料。.针对复相材料，从基础问题研究入手，在复相体系中引入渗流原理，通过控制体系中实现在大量的铁磁相颗粒周围包裹一层极薄铁电相，获得了高渗流阈值复相体系，实现了材料的超高介电性、高磁性和高损耗共存，突破了复合材料体系中通常出现的一相性能会受另一相影响大幅下降而无法同时获得高性能的难题，使复相材料的各单项性能比复合用的相应单相材料都有极大幅度的提高，以此成功调节实现了材料本身电磁性能与材料对电磁波吸收之间的有效匹配，大幅提高这类复相体系对电磁波的哀减能力并使吸波效果有突破性改善，吸收峰值在37GHz处为-35dB~-50dB,吸波带宽约为6-7GHz。较普通的铁电铁磁混合粉体相应值提高约40%~100%。衰减常数达到400GdB~800GdB。.针对单相材料，通过在本身具有优越铁磁性能的钡铁氧体中选择性定位掺杂，利用掺杂高价离子取代铁氧体中铁离子，使特定位置的铁离子变价从而形成特征偶极子对，以此通过大大提高铁氧体介电性能，特别是同时提高高频毫米波频率下的介电性能，成功实现了对单相材料磁、电性能的调节和高效匹配，大大降低了吸收匹配厚度和提高了单位材料厚度的吸收强度。以掺鋯铁氧体为例，在~35GHz毫米波频段下的匹配厚度可达1mm以下，比目前已经报道的要薄1.5~3倍，基于其介电常数和复磁导率仍然接近，吸收峰值保持在~50 dB，单位厚度的电磁吸收率因而达0.156%/um，是一般材料的2~5倍；进一步，通过这种铁离子的变价，控制铁氧体多自旋因子的产生，实现多共振磁损耗进而产生多损耗吸收，大大拓宽了吸波频宽，单一材料的吸收频宽可达到12GHz以上，是目前报道的2~4倍。.通过控制不同的掺杂量可控制材料具有不同的矫顽力，实现了多自旋共振出现频率的相应变化，从而使损耗吸收频率相应改变。依此，利用不同组成体系的复合成功解决了不同多共振频率在一个体系中的叠加共存问题，成功使复合材料表现出更多共振峰行为，在频率拓宽的同时，不同频段吸收强度得到均化，吸收频段范围内吸收强度差值小于1.5dB。.项目工作为新型高性能吸波材料的开发提供了新的研究思路和新体系。研究取得的重要结果为开发相关领域的应用打下了