两种类型吸波材料钡铁氧体、SiC陶瓷的最新研究梳理

在上期中介绍了新型的SiC吸波材料的特殊结构，但吸波材料的种类和特点依然有很多。这期我来介绍两种常见的吸波材料的最新报道（铁氧体和SiC陶瓷）。

雷达吸波材料是指能够吸收并损耗雷达波，实现减少目标雷达散射界面的目的，降低被发现的概率，赋予目标雷达隐身功能的一种功能材料。其中，基本原理是吸收如何在材料表面的电磁波，并通过材料内部磁滞损耗或介电损耗将电磁波能量转换成其他形式的能量，并使电磁波因干涉而消失，从而损耗掉探测雷达波的电磁能量，破坏探测雷达回波信号的完整性，降低雷达发现目标的概率。高性能吸波材料满足一下要求：材料应满足阻抗匹配特性来减少电磁波表面的反射，入射的电磁波并尽可能全波被吸收剂衰变。目前常见的吸波材料有铁氧体、SiC陶瓷和Si3N¬4陶瓷等。下面我将简要和大家分享一下最近的吸波材料研究情况。

钡铁氧体

2018年1月，印度Sachin Tyagi在INTEGRATED FERROELECTRICS发表“Synthesis and characterization of RADAR absorbing BaFe12O19/NiFe2O4 magnetic nanocomposite”文章，介绍了BaFe12O19/NiFe2O4纳米磁性材料。

文章摘要

作者采用共沉淀法合成了具有超磁性的BaFe12O19/NiFe2O4纳米颗粒。生成的前驱体在Ni气氛下热处理800°C，1000°C和1200°C。这种工艺得到的颗粒大小在20-22纳米的范围内，呈球形。此外，这种球形纳米颗粒在高温下呈六角形并探讨了在X波段的电磁吸波性能。

图文介绍

1. BaFe12O19/NiFe2O4纳米颗粒的SEM图像。

（a）“合成”的颗粒；
（b）在800°C处理；
（c）1000°C处理；
（d）1200°C处理。
在“合成”条件下，观察到尺寸为30 - 35nm球形形貌的纳米颗粒。随着热处理温度的升高，大部分纳米颗粒会慢慢消失，少数的纳米颗粒会吸收较小的颗粒使体积膨胀。在1200°C，BaFe12O19/NiFe2O4纳米颗粒(大小的范围85 - 95 nm)有六角板和锥体形状。

2.温度对BaFe12O19/NiFe2O4纳米晶体的磁滞回路的影响：

3.温度对BaFe12O19/NiFe2O4纳米晶体的 反射率的影响：

结论：采用共沉淀法成功合成了具有超磁性的BaFe12O19/NiFe2O4均匀球形纳米颗粒(30 - 35nm)。在1200°C热处理后得到六角板形状的纳米颗粒(85 - 95 nm)具有较高的饱和磁化强度为55.188 emu/gm，且在11.79 GHz时获得最大反射率为-27.17 dB。

SiC陶瓷

2017年10，安徽大学在Journal of Alloys and Compounds中发表“Surface layer and its effect on dielectric properties of SiC ceramics”文章，介绍了表面层对SiC陶瓷介电的影响。

文章摘要

作者研究了从室温到600°C， SiC陶瓷在102 to 106 Hz范围内的介电性能。在300°以上，表现出了良好的介电性能。结果表明，烧结碳化硅试样的表面覆盖了SiO2层。表面层的氧空位扩散到内部，产生两个热激活的介电弛豫。低温松弛被认为是由氧空位跳跃运动引起的极化子弛豫，而高温则是由表层引起的Maxwell-Wagner弛豫。

图文介绍

1．烧结碳化硅球团和相同的球团表面层磨削0.2 mm (b)的XRD衍射。插图显示了烧结颗粒的SEM显微图。实验结果表明，烧结碳化硅球团被SiO2层覆盖。

2.在不同频率下，介电损耗和介电常数与温度关系；

3.电学性能

(a):SiC陶瓷的电模量的虚部与频率的关系。
(b): 在480°C下实验点与拟合结果的比较
(c): 阿利纽斯图。
(d): 烧结碳化硅陶瓷表面和抛光样品的O元素XPS图
研究的SiC陶瓷的低频介电特性表明，SiC被SiO2表层覆盖，导致了两种热激活弛缓。低频率(高温度)弛豫是由表面层效应引起的一种Maxwell-Wagner弛豫。高频率(低温度)松弛被认为是由表面层的氧空位扩散到样品的内部的一个极化子弛豫。

总结：铁氧体及其金属粉末通过优良的电性能磁性能和较大的磁损耗而应用于吸波材料中，其结构和性能有着较高的研究意义。SiC陶瓷其高温稳定性能好，密度小抗氧化等特性，作为高温吸波材料有着明显的优势。在制备工艺，结构和掺杂等方面也同样有更多的研究价值。

本文由材料人专栏科技顾问小凳子供稿，材料人编辑整理。

往期文章：北航J.Alloys Compd.：“木耳状”石墨烯@SiC的合成

材料人建有吸波材料微信群，欢迎添加客服微信（微信号cailiaokefu，或扫以下二维码）申请入群。