铁氧体吸波性能的研究与进展

陈 星

（沈阳师范大学化学化工学院，辽宁沈阳 110000）

铁氧体吸波性能的研究与进展

陈 星

（沈阳师范大学化学化工学院，辽宁沈阳 110000）

铁氧体在吸波领域有广泛应用，因其具有良好的吸波性能。简述了吸波材料的吸波原理，从结构、性能、以及稀土掺杂等方面介绍了作为吸波材料重点之一的铁氧体的研究进展。

吸波材料；铁氧体；稀土掺杂；研究进展

近些年科技越来越发达，人们的生活中越来越离不开电子产品，但是人们在享受方便的同时也收到电磁波的辐射。而为了使军事上具有较高地位，各国都致力于新式武器的开发，电磁波作为重要角色，日益被人们重视。在吸收电磁波方面铁氧体吸波材料能发挥很大作用，还可以减少电磁干扰，在价格上也相对经济适用，所以得以大力推广。

1 吸波材料的基本工作原理

目前，各国以微波雷达作为探测目标的主要手段，微波雷达利用的原理是电磁波在传播过程中如果遇见介质变化就会在界面感应电磁流并且向四周辐射电磁能，从而判断目标的大小、距离、方位等。而我们所说的隐身就是避免产生感应电流，可以通过材料设计实现，也可以避免天线电磁能的辐射，主要靠改变外形来实现。

2 铁氧体吸波性能影响因素研究进展

2.1 吸波性能的影响因素之粒径

粒径是铁氧体的吸波性能的直接影响因素之一。例如对于微米尺寸的铁氧体，纳米尺寸的铁氧体的吸波能力更好，而其频带也较微米型的铁氧体宽。在一定范围内，铁氧体材料的吸波能力随着粒径的减小而增强。现在传统的铁氧体吸波频带和吸收能力受限，通过改变铁氧体材料的颗粒尺寸，制备超细铁氧体粉来改变其电磁性能，成为提高铁氧体吸波性能的一个新方向[1]。Singh等[2]制备了锶取代钡铁氧体Ba（1-x）SrxFe12O19。这是根据通过元素取代改变铁氧体粒径的原理，来改进吸波性能。实验发现平均晶粒尺寸随锶取代量的增多而减少。卓长平等[3]等采用了柠檬酸盐溶胶-凝胶法制备了纳米级的钡铁氧体材料，这是利用制备方法可以改变铁氧体的性质这一原理。实验表明非纳米级材料的介电损耗角和磁损耗角都不如此种钡铁氧体材料。任慧等[4]制备出粒径为30~40nm 的碳-纳米铁氧体复合材料。这种掺杂了超细碳粉的新型铁氧体复合材料，粒径变大，介电损耗上升，稀薄效果提高显著。现阶段，纳米铁氧体在制备上仍存在问题，需要进一步的研究~。

2.2 吸波性能的影响因素之形貌

铁氧体分为很多形状，大致可分为针状、片状、棒状、球状等，与制备方法和工艺条件有关[5]。龚彩荣等通过实验得到了片状和棒状的BaFe12O19纳米粉体。实验表明棒状粉体的矫顽力是片状粉体的1/6左右。黄啸谷等[6]等合成了锰锌铁氧体Mn0.5Zn0.5Fe2O4，这种锰锌铁氧体经检测具有良好的吸波性能。靳强等以金属硝酸盐为原料同时掺杂锌钴，制备了W型钡铁氧体BaCoZnFe16O27，这种钡铁氧体在低频段的吸波性能大大提升。

现如今，铁氧体的形貌在技术上依然难以控制，如何改进工艺，从而得到特定结构的铁氧体成为我们要研究的重点。

2.3 吸波性能的影响因素之稀土掺杂

因为稀土元素的离子半径比较大，所以当我们用稀土离子取代半径相对较小的金属离子时，晶格常数会增加，提高介电损耗，增加铁氧体的异性场与矫顽力。Ren 等采用溶胶-凝胶法合成了掺杂La的镍钴锌铁氧体 Ni0.35Co0.15Zn0.5LaxFe2O4，经过检测，铁氧体的饱和磁化强度及矫顽力减小，且铁氧体的吸波性能显著提升，x=0.02 时，最低反射损耗为-34dB。郭磊等采用溶胶-凝胶法制备了镍铁氧体 Ni1-xNdxFe2-xO4。结果表明，镍铁氧体的吸波性能受到Nd3+掺杂量的较大影响，且当x=0.02 时，最小反射率达-47dB。

3 结束语

目前，我国对铁氧体吸波材料的研究依然存在吸收频带窄、吸波性能低、材料密度大等缺点。我们要奔向更薄、更轻、更宽、更强四个目标。总体来说铁氧体吸波材料的发展方向有以下几点：

1）纳米化。当粒径在纳米范围内时，会出现小尺寸效应、表面效应（大比表面积）、量子尺寸效应和宏观量子效应[11-12]等，铁氧体吸波性能也会因此改善。

2）复合化。可以用吸波机理不同的物质与铁氧体进行复合，例如磁性金属粉。

3）掺杂稀土元素。稀土元素有相对较大的离子半径，可提高铁氧体的吸波性能。

4）改变形貌。已有实验表明层状或者空心球状铁氧体有较强的吸波性能，要继续研究制备工艺，争取尽早制备出吸波性能高的铁氧体材料。

[1] Hosseini S H，Mohseni S H，Asadnia A，et al.Synthesis and microwave absorbing properties of polyaniline/Mn Fe2O4nanocomposite[J].J Alloys Compds，509（2011）：4682-4687.

[2] Singh C，Narang S B，Hudiara I S，et al.Complex permittivity and complex permeability of Sr ions substituted Ba ferrite at X-band[J].J Magn Magn Mater，2008（320）：1657-1665.

[3] 卓长平，张雄.纳米级钡铁氧体的原子力显微镜分析及微波性能的研究[J].分析测试学报，2005，24（3）：14-17.

[4] 任慧，焦清介，康飞宇，等.纳米铁氧体复合材料制备及吸波性能研究[J].稀有金属材料与工程，2007，（36）：223-226.

[5] 郑淑芳，熊国宣，黄海清，等.铁氧体制备、形貌与性能关系研究[J].材料导报，2009，23（12）：26-29.

Research and Development of Ferrite Absorbing Properties

Chen Xing

Ferrite has a wide range of applications in the field of absorbing，because of its good absorption performance.The principle of absorbing the absorbing material of the absorbing material is brief l y introduced.The research progress of ferrite as one of the focuses of the absorbing material is introduced from the aspects of structure，performance and rare earth doping.

absorbing materials；ferrite；rare earth doping；research progress

TM277

A

1003–6490（2017）03–0110–01

2017–03–05

陈星（1996—），女，辽宁朝阳人，本科在读，主要研究方向为化学。