功能材料合成与制备第三章电磁波功能材料
3.1电磁波功能材料概述3.2吸波材料3.3电磁屏蔽材料
3.1电磁波功能材料概述
电磁波凡是高于绝对零度的物体，都会释放出电池波。电磁波无处不在电磁波在通讯设备、电子电气、现代武器装备等民用、军用领域都有着广泛的应用。信息/信号传输的主要载体在物理学意义上，电磁波是能量的一种，指由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。对电磁波具有吸收或屏蔽作用的一类防护材料，是解决电磁辐射问题的最有效的措施。电磁波功能材料：吸波/屏蔽
3.2吸波材料
01吸波材料及其吸波机理吸波材料：通过自身的吸收作用来减少目标雷达散射界面的材料。隐身技术：一种尖端的现代化军事技术，可以降低探测系统发现和识别目标物的能力，提高武器装备的生存能力和作战能力。
01吸波材料及其吸波机理吸波材料的工作原理在于最大限度提高物体的吸收系数(γ)：当电磁波入射到物体表面时，其透射系数(α)、反射系数(β)和吸收系数的和为1。如果电磁波不透过物体，即α=0，保证β趋于无限小的方法就是让γ尽可能大(趋于1)。γ无限接近于1意味着雷达只能捕捉到物体反射出的微弱信号甚至无法捕捉到物体反射出的信号，这时，被探测物体在雷达视野中近似于“隐身”状态，无法被及时准确的探测到。图3-1吸波材料吸收机理示意图β=(1-Z1/Z0)/(1+Z1/Z0)?吸波材料的设计原则：μ1=ε1且磁导率应尽可能大优化设计：调整材料介电/磁性类型和厚度、阻抗以及内部结构
02铁氧体吸波材料铁氧体：铁族元素和一种或多种其它金属元素构成的化合物，电阻率102~108Ω?cm之间，磁导率高、价格低廉、频带宽和吸收效率高。原理：当电磁波与这类吸波材料相互作用时会使材料内部电子产生自旋运动，在特定频率出现铁磁共振，从而对电磁波能量起到衰减和损耗的效果，属磁损耗型（镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、锂锌铁氧体、锰钴锌铁氧体等）。尖晶石型铁氧体石榴石型铁氧体六方晶体铁氧体
02铁氧体吸波材料溶胶凝胶法利用金属醇盐前驱体合成粉末或薄膜材料的一种液相合成技术。
优势：①合成制备过程易于控制，而且适用于陶瓷、复合材料等许多传统方法难以制备的材料；②该方法是一种液相合成法，可以使制备的材料在分子水平上达到高度均匀，而且可以通过对反应物化学计量比的精准控制来实现材料组成的严格控制；③利用该方法可以合成制备多种形貌的材料，如管状、棒状、针状、粒状等形状。金属或者金属醇盐前驱体通过水解反应形成羟基化的产物和相应的醇，即溶胶。水解反应的进行通常伴随着缩合反应的发生，通过分子之间的缩合反应形成硅氧烷链的网状聚合物。水解反应阶段溶胶中的胶粒与胶粒之间不断聚合，形成多孔的三维网状凝胶。最后经过陈化、干燥和高温烧结等工艺，得到最终的反应产物。水解反应阶段
02铁氧体吸波材料在合成纳米铁氧体材料时，常以金属氯化物或者金属硝酸盐为原料，通过控制反应物的纯度、反应温度和前驱体溶液pH值等工艺参数来调控铁氧体的磁性和吸波性能。图3-2MnxZn1-xFe2O4铁氧体材料的显微结构和粒径分布：（a1-a3）对应于x=0，(b1-b3)对应于x=0.2MnxZn1-xFe2O4(x=0-1))吸波材料的溶胶-凝胶法制备：利用高纯Zn(CH3COO)2·2H2O，Mn(NO3)2·4H2O，Fe(NO3)3·9H2O为前驱体。将上述原料以一定的化学计量比混合然后溶解到乙二醇中，并在溶液中添加少量的丙三醇。接着，利用磁力搅拌使得到的混合溶液充分溶解并滴加少量的二异丙巴比土酸和三乙胺作为催化剂，得到深棕色溶液。然后，将该深棕色溶液在150℃下加热，得到粉末状材料。最后，将粉末状材料在350℃~1200℃温度区间内以10℃/min的升温速率进行烧结4小时。
02铁氧体吸波材料共沉淀法通过在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，使所有离子完全沉淀，常用于小粒度均一纳米粉体的制备。
特点：①在沉淀过程中，溶液中的金属离子通常以与配比组成相等的化学计量化合物形式沉淀。②沉淀物的金属元素比=化合物的金属元素比时，沉淀物具有原子尺度上的组成均匀性。③通过液相反应得到的沉淀物需要进行抽滤、干燥和热处理等步骤，才能得到最终产物。钴铁氧体：以FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O以及CrCl3·6H2O为原料，以氢氧化钠和蒸馏水分别为沉淀剂和溶剂。将原料、沉淀剂和溶剂以按照一定的化学计量比混合并充分搅拌，并在80℃下反应3小时。最后将得到的粉末洗涤干燥，并在600℃下热处理3小时。图3-3CoFe2-xCrxO4铁氧体材料的X射线衍射图谱
02铁氧体吸波材料微乳液法微乳液：