纳米吸波材料

纳米吸波材料第1页，共25页，2023年，2月20日，星期四纳米吸波材料吸波机理吸波性能的一些影响因素第2页，共25页，2023年，2月20日，星期四纳米吸波材料的吸波机理

(1)量子尺寸效应使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正处于与微波对应的能量范围(10-5一10-2)内，从而导致新的吸波效应。

第3页，共25页，2023年，2月20日，星期四当原子能级发生分裂时，最高和最低能级相对与原子能级的差值只取决于原子间的距离，与原子个数无关。第4页，共25页，2023年，2月20日，星期四当两个原子趋近而形成分子时,孤立原子的每个能级会分裂成两个能级:成键能级Es和反键能级Ea.这两个能级相对于原子能级Eo的差值(Eo-Es)和(Ea-Eo)取决于二原子间的距离.第5页，共25页，2023年，2月20日，星期四当3个、4个或N个由远趋近而形成分子或原子集团时，每个非简并的原子能级将相应的分裂成3个、4个或N个能级。第6页，共25页，2023年，2月20日，星期四这样，原子数越多，相邻能级间距离就非常小，近乎是连续的。也就是说，原子数越多，相邻能级间距离就越小（能级越密）。对于1摩尔固体来说，N=6.02×1023，因而相邻能级间的距离就非常小，近乎是连续的。第7页，共25页，2023年，2月20日，星期四

Ea

Es

E0第8页，共25页，2023年，2月20日，星期四(2)由于纳米颗粒尺寸小，比表面积大，表面原子比例高，悬挂键增多，从而界面极化和多重散射成为重要的吸波机制。

第9页，共25页，2023年，2月20日，星期四第10页，共25页，2023年，2月20日，星期四极化通常有两类：取向极化：通过分子转动方向实现的极化，称为取向极化。位移极化：由于分子正负电荷中心发生相对位移来实现的，故称为位移极化第11页，共25页，2023年，2月20日，星期四（3）磁性纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起大的磁滞损耗。在电磁场的辐射下，材料中的原子、电子运动加剧，促使磁化，使电磁能转化为热能，从而增加了对电磁波的吸收。第12页，共25页，2023年，2月20日，星期四当外加磁场由强逐步减弱至零时，铁磁质中的B不为零，而是Br，称为剩余磁感应强度。简称剩磁。要消除剩磁，使铁磁质中的B

恢复为零，这时的反向磁场强度称为矫顽力Hc。

当磁场强度变化一个周期后，铁磁质的磁化曲线形成一个闭合曲线，称为磁滞回线。

第13页，共25页，2023年，2月20日，星期四而磁滞损耗的大小与该磁滞回线所围成的面积大小成正比。因此，磁滞回线的面积越大，磁滞损耗也越大第14页，共25页，2023年，2月20日，星期四而纳米材料具有较大的矫顽力，有较大的磁滞损耗面积。这又构成纳米纳米吸波材料新的吸波机理。第15页，共25页，2023年，2月20日，星期四二．影响吸波性能的因素因素纳米粒子的粒径纳米复合材料的晶界固溶体的形成第16页，共25页，2023年，2月20日，星期四1.纳米粒子粒径对吸波性能的影响。从这篇论文可以看到从纳米粒径对吸波性能的影响时非常明显的。文献上通过XRD图分析得知,750℃热处理的过程中,粒径长大。从下面的反射率曲线上,我们可以看出由于750℃粒径的增大,吸波性能明显的下将.第17页，共25页，2023年，2月20日，星期四第18页，共25页，2023年，2月20日，星期四2.纳米复合材料的晶界。复合材料中增强体与基体接触构成的界面,具有一定厚度(纳米以上),结构随基体和增强体而异,与基体和增强体由明显差别的新相——界面相.现在可以作到,在一定程度上通过人为引入界面相控制材料的制备过程,使两个复合材料体系具有不同的界面性能。第19页，共25页，2023年，2月20日，星期四当纳米Si/C／N复相粉体的体积分数相同(v＝0.029)时，与石蜡复合体的吸波性能(曲线c)比与环氧树脂复合体(曲线a和曲线b)要好，说明环氧树脂使复合体的吸波性能降低。第20页，共25页，2023年，2月20日，星期四不同基体对纳米复相粉体的介电性能和吸波性能有非常大的影响。纳米粉体与环氧树脂复合体的介电常数值明显低于与石蜡复合体的介电常数值，而环氧树脂的ε"比石蜡的ε"还略高，说明纳米Si／C／N复相粉体与基体在复合过程中的界面作用对吸波材料的介电性能和吸波性能产生了很大的影响。第21页，共25页，2023年，2月20日，星期四3.固溶体的形成与吸波性能的影响。采用CVD法制备SiC（N）纳米粉体，有机原料由氢气带入反应器中，粉体成分的变化通过改变NH3的流量来实现。采吸波性能按照氮含量的升高而降低，说明少量掺杂有利于提高SiC的吸波性能。单纯的纳米SiC和纳米Si3N4都不具有吸波性能，只有采用掺杂的形式才能使SiC具有吸波性能。论文中制备的SiC（N）纳米粉体具有一定的吸波性能。这就为吸波材料开发提供了一种新的思路。第22页，共25页，2023年，2月20日，星期四

所采用的粉体中，粉体粒径很小，Si、C和N原子几乎是原子尺度的混合，由于SiC（N）纳米粉体的氮含量较低，其中元素以Si和C为主，SiC形核时易于将N原子固溶到SiC的晶格中，形成SiC（N）固溶体纳米微晶。第23页，共25页，2023年，2月20日，星期四固溶的N原子在晶格中取代C原子的位置形成晶格缺陷。由于氮原子为三价，只能与3个硅原子成键，而另外的一个硅原子将剩余一个不能成键的价电子，形成一个带负电的缺陷。这个电子可以在有限的范围内运动，故被称为“准自由电子”。在电磁场中，这种“准自由电子”的位置随电磁场的方向而变化，导致电子位移