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    《表面技術》殷陶等工作:表面改性對鐵基非晶合金微波吸收性能的影響

    更新時間:2024-01-10 15:20:31點擊次數:673次

    在雷達隱身技術和反雷達隱身技術對抗日益激烈的環境下,吸波材料作為雷達隱身技術的核心基礎,將成為一個持續的研究熱點,目前的主要研究方向集中在新型輕質有效微波吸收材料。與磁性晶體材料相比,非晶磁性材料的複合磁導率更易受趨膚深度效應而非Snoek極限的影響,這使得在高頻率範圍內獲得大磁導率成為可能。此外,由於無序原子的電子散射,磁性非晶相表現出高電阻率,這可以減少高頻下的趨膚效應,並有效促進微波的穿透。這些行為意味着微波可以被非晶合金有效地衰減。通常,鐵基非晶合金具有更好的磁性和較高的電阻,微波吸收性能有較好的表現。然而,鐵基非晶合金作為微波吸收材料損耗機制較為單一,通過與其他材料複合,比如使用介電材料混合或包覆鐵基非晶合金,利用兩者的協同效應來獲得優異的微波吸收性能是一種有效的方法。

    廣東工業大學材料與能源學院的殷陶等利用磁控濺射工藝在鐵基非晶合金粉體表面局部覆蓋鋁層,以此提高粉體的電導率,增加材料的ε″值,再在該種粉體顆粒表面包覆一層絕緣的KH560矽烷偶聯劑,改善複合材料的阻抗匹配性能。鋁層能改善絕緣包覆後粉體材料的介電損耗能力,提高相應複合材料的中低頻微波吸收能力。相關研究成果於2024年1月在《表面改性》網絡首發。

    研究人員先在鐵基非晶合金粉體表面採用磁控濺射局部覆蓋鋁膜,再使用KH560矽烷偶聯劑對粉體進行絕緣包覆(圖1)。通過XRD、SEM和FT-IR分別對粉體進行材料表徵(圖2-3),VSM和傳輸反射法分別測試樣品的電磁性能。結果表明,鍍鋁後鐵基非晶合金粉體的復介電常數實部ε′提高了56.1%,復介電常數虛部ε″提高了132.4%。絕緣包覆後鐵基非晶合金粉體的ε′降低變為鐵基非晶合金的32.6%,ε″變為鐵基非晶合金的25.1%(圖4)。鍍鋁再包覆KH560的鐵基非晶合金粉體的ε′和ε″則分別變為鐵基非晶合金的43.5%和36.6%,其復介電常數實部和虛部比鍍鋁後的樣品低,比單純用KH560包覆後的樣品高,顯示出鍍鋁可補償因KH560絕緣包覆而帶來的介電損耗能力下降,有利於調節KH560絕緣包覆的粉體材料的電磁性能。對鐵基非晶合金粉體的絕緣包覆,改善了相應材料的高頻吸收性能,但犧牲了其低頻吸收性能,為了彌補這個不足,研究人員提出在鐵基非晶合金粉體表面局部覆蓋鋁膜,再進行絕緣包覆,期望在絕緣包覆後,粉體仍有較高的介電損耗能力,達到調節材料中低頻電磁波吸收能力的目的(圖5)。樣品模擬反射率曲線顯示(圖6),樣品厚度在2-3mm時,鐵基非晶合金/Al/KH560樣品最低峰對應頻率低於鐵基非晶合金/KH560的相應峰位,鐵基非晶合金粉體表面鍍鋁可明顯改善其複合材料的低頻微波吸收特性。


    轉載於非晶中國網
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