張晟頡-納米吸波材料--

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,張晟頡,第六講 納米吸波材料,納米吸波材料,納米吸波材料吸波機理,納米吸波材料分類及應用,納米吸波材料優(yōu)缺點,主要內容,一,、納米吸波材料,吸波材料,是指能吸收投射到它表面的電磁波能量，并通過材料的介質損耗使電磁波能量轉化為熱能或其它形式的能量。,一,、納米吸波材料,吸波材料一般由,基體材料,(,或粘接劑,),與,吸收介質,(,吸收劑,),復合而成。,二,、納米吸波材料的吸波機理,吸波材料一般分為電損耗型和磁損耗型兩類。,二,、納米吸波材料的吸波機理,電損耗型吸波材料主要通過介質的電子極化、離子極化或界面極化來吸收、衰減電磁波。,二,、納米吸波材料的吸波機理,磁損耗型吸波材料主要通過磁滯損耗、疇壁共振和后效損耗等磁激化機制來吸收、衰減電磁波。,二,、納米吸波材料的吸波機理,(1),當材料粒子尺寸在納米量子級時，,量子尺寸效應,使納米粒子的電子能級發(fā)生分裂，分裂的能級間隔正處于與微波對應的能量范圍,(10,-5,-,10,-2,eV,),內，從而導致,新的吸波效應。,二,、納米吸波材料的吸波機理,當原子能級發(fā)生分裂時，最高和最低能級相對于原子能級的差值只取決于原子間的距離，與原子個數無關。,二,、納米吸波材料的吸波機理,當兩個原子趨近而形成分子時,孤立原子的每個能級會分裂成兩個能級,:,成鍵能級,Es,和反鍵能級,Ea,。這兩個能級相對于原子能級,Eo,的差值,(,Eo,-,Es,),和,(,Ea,-,Eo,),取決于二原子間的距離。,二,、納米吸波材料的吸波機理,當,3,個、,4,個或,N,個由遠趨近而形成分子或原子集團時，每個非簡并的原子能級將相應的分裂成,3,個、,4,個或,N,個能級。,二,、納米吸波材料的吸波機理,這樣，原子數越多，相鄰能級間距離就非常小，近乎是連續(xù)的。也就是說，原子數越多，相鄰能級間距離就越?。芗壴矫埽?。對于,1,摩爾固體來說，,N =6.02×10,23,，因而相鄰能級間的距離就非常小，近乎是連續(xù)的。,二,、納米吸波材料的吸波機理,(2),由于納米顆粒,尺寸,小，,比表面積,大，,表面原子,比例高，,懸掛鍵,增多，從而,界面極化,和,多重散射,成為重要的吸波機制。,二,、納米吸波材料的吸波機理,二,、納米吸波材料的吸波機理,極化通常有兩類：,取向極化：通過分子轉動方向實現的極化，稱為取向極化。,位移極化：由于分子正負電荷中心發(fā)生相對位移來實現的，故稱為位移極化。,二,、納米吸波材料的吸波機理,(,3,),磁性納米粒子具有較高的矯頑力，可引起大的磁滯損耗。在電磁場的輻射下，材料中的原子、電子運動加劇，促使磁化，使電磁能轉化為熱能，從而增加了對電磁波的吸收。,二,、納米吸波材料的吸波機理,當外加磁場由強逐步減弱至零時，鐵磁質中的,B,不為零，而是,Br,，稱為剩余磁感應強度。簡稱剩磁。要消除剩磁，使鐵磁質中的,B,恢復為零，這時的反向磁場強度稱為矯頑力,Hc,。,當磁場強度變化一個周期后，鐵磁質的磁化曲線形成一個閉合曲線，稱為磁滯回線。,二,、納米吸波材料的吸波機理,而磁滯損耗的大小與該磁滯回線所圍成的面積大小成正比。,因此，磁滯回線的面積越大，磁滯損耗也越大。,二,、納米吸波材料的吸波機理,納米材料具有較大的矯頑力，有較大的磁滯損耗面積，這又構成納米納米吸波材料新的吸波機理。,三,、納米吸波材料分類及應用,由于納米吸波材料在軍事、環(huán)境保護、人體防護等方面良好的應用前景，因此對于納米吸波材料的研究越來越多。,三,、納米吸波材料分類及應用,目前研究的主要方面有：納米金屬與合金吸波材料、納米陶瓷吸波材料、納米氧化物吸波材料、納米復合吸波材料、過渡金屬硫化物納米吸波材料等。,三,、納米吸波材料分類及應用,1,、納米金屬與合金吸波材料,納米金屬吸波材料是以,Fe,，,Co,，,Ni,等金屬及其合金制成粉體，與介質型納米粉體或粘接劑復合制成薄膜。,三,、納米吸波材料分類及應用,單一的納米金屬粉的吸渡性能仍存在頻帶窄、吸收效果差的缺點，而采取復合方式制得的臺金粉體吸波性能優(yōu)于純的納米級金屬。,三,、納米吸波材料分類及應用,2、納米陶瓷吸波材料,納米陶瓷吸波材料主要有,SiC，Si,3,N,4,及復合物,Si,CN，SiCNO,等，其主要成分為碳化硅、氮化硅和無定型碳，具有耐高溫、質量輕、強度火、吸波性能好等優(yōu)點。尤其是,SiCN,吸波材料，不僅具有以上優(yōu)點，而且還具有使用溫度范圍寬(從室溫到,1 000 ,均可使用)、用量小、介電性能可調、可以有效減弱紅外輻射信號的優(yōu)良特性。,三,、納米吸波材料分類及應用,3、納米氧化物吸波材料,納米氧化物吸波材料主要有,Fe，Mo，Ti，W，Ni，Sn,等的氧化物和復合氧化物，如,Fe,2,O,3,，Fe,3,O,4,，TiO,2,，LaFeO,3,，SnO,2,等納米粉體。它們不僅吸波性能良好，還兼有抑制紅外輻射的功能。,三,、納米吸波材料分類及應用,4,、納米復合吸波材料,單一的吸波材料難以達到多波段、寬頻帶的吸收效果，而拓寬頻帶、增加頻段的酋選方法就是復合。因此納米復合吸波材料是納米吸波材料的研究重點。復合方法的種類一般有納米金屬膜絕緣介質復合，納米金屬、納米鐵氧體與聚合物復合等。,三,、納米吸波材料分類及應用,5、過渡金屬硫化物納米吸波材 料,過渡金屬硫化物納米吸波材料的主要是指,Cd，Mn，Ni，Cu，Zn，Ag,等過渡金屬的硫化物和復合物。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,不同種類的納米吸波材料，在物理、化學方面各有優(yōu)缺點。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,金屬納米吸波材料具有比表面積大、顆粒的表面原子相對較多的特點，但是，這種材料的磁損耗不夠大，磁導率隨頻率的升高而降低比較緩慢，對頻率拓寬不利。化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性也不夠好。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,納米陶瓷吸波材料具有耐高溫、質量輕、強度火和吸波性能好等特點，但是其制備工藝尚需進一步改善，而且這種材料的紅外吸收對遐火溫度的依賴性很強。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,納米氧化物吸波材料具有良好的吸波性能及抑制紅外輻射的功能。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,過渡金屬硫化物及其摻雜類吸波材料在紫外、近紫外、可見光、近紅外光區(qū)有吸收。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,但這些吸波材料電存在一些普遍的問題：如在制備中存在一定的團聚現象，研究多局限在納米粉體上。而且它們的吸波性能往往只是集中在一定的波段，對于在不同波段都有吸收的納米材料還少有報道。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,納米吸波材料的吸波機理表明，對同種物質而言，納米材料的吸波性能優(yōu)于常規(guī)材料，且納米顆粒的大小直接影響著物質的吸波性能。社會發(fā)展的需要決定了納米吸波材料的性能目標是：頻段多、頻帶寬、質量輕、耐高溫、韌性好。,謝謝大家,