基于多磁共振的W型钡铁氧体梯度成分设计及宽频吸波机制研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51802155
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0209.无机非金属类高温超导与磁性材料
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:周莉; 彭康森; 卜红寒; 王磊; 赵鑫睿;
- 关键词:
项目摘要
Microwave absorption materials with broad bandwidth show promising prospects, such as anti-electromagnetic pollution in the civil field and stealth technology in the military field. For now, the bandwidth is mainly broadened through material structure design, which is due to the summation of multi quarter-wave cancelled reflection loss peaks contributed by the EM waves transmitting different length within the materials. However, the thickness has to be increased or the shape has to be complicated designed to broaden the bandwidth. To address this issue, W-type barium ferrite with Fe3+ ions being gradient substituted by high valence ions is proposed in this work. The various Ha values and multi g values in W-type barium ferrite will lead to the formation of multi magnetic resonance peaks, improving the impedance matching and attenuation ability in frequency range of 2~40 GHz. Ultimately, broad bandwidth could be obtained in the thin absorbing material with uniform thickness, and remove the dependence of bandwidth on thickness and shape of the materials. The thermodynamic and kinetic synthesis conditions for different morphology and size of precursor powders will be studied. The influencing factors and function mechanisms for ions diffusion behavior during reheat treatment will also be expounded to realize subtle control of the ions concentration gradient distribution. Meanwhile, the influences of grain morphology and size, substitution sites of the doping ions and the concentration gradient distribution on multi magnetic resonances formation and dynamic permittivity behavior, and the controls of electromagnetic parameters on absorption properties will be investigated in detail, which lays scientific foundation for the controllable preparation of thin absorbing materials with wide bandwidth.
宽频吸波材料在民用电磁污染防治及军事隐身方面有广阔应用前景。通过材料结构设计,使电磁波在材料内部传输不同长度形成的四分之一波长干涉峰叠加,可获得宽频吸收。然而,这类吸波材料拓宽吸收频宽需要增加材料厚度或者设计复杂形状。本项目提出高价离子局域梯度浓度取代W型钡铁氧体的Fe3+,利用多g因子共存及局域变化的Ha形成多磁共振,提高2~40GHz的阻抗匹配及电磁波衰减能力,从而在厚度均一的薄层吸波材料中获得超宽频吸收,避免结构型宽频吸波材料厚度大及形状复杂的问题。研究不同形貌粒径的前驱体粉末的热力学和动力学合成条件,阐明热处理中离子扩散行为的影响因素及作用机理,从而实现掺杂离子局域梯度浓度分布方式的精细调控;揭示晶粒形貌粒径、掺杂离子取代Fe3+位置及其浓度梯度分布方式等因素对多磁共振形成及动态介电行为的影响机制,并明晰电磁参数对吸波性能的调节规律,为薄层超宽频吸波材料的可控制备奠定科学基础。
结项摘要
为解决日益严重的电磁污染问题和满足军事上多波段雷达波的吸收需求,本项目通过构建高价、梯度掺杂钡铁氧体以及硬/软磁耦合的复合铁氧体,利用多g因子共存、局域变化的磁晶各向异性场和硬/软磁交换耦合作用形成多磁共振,成功拓宽高频磁损耗范围, 从而同时显著提高2~40 GH的阻抗匹配及电磁波衰减能力,实现在厚度均一的薄层吸波材料中获得超宽频吸收(~20GHz),避免传统宽频吸波材料厚度大及形状复杂的问题。本项目系统地表征和理解了梯度掺杂铁氧体的显微组织结构演变规律及化学非均质性特征,重点研究了掺杂离子梯度分布方式和吸收频宽的关联性,掌握了化学组分和热处理工艺对多磁共振形态的精细调控作用,分析了掺杂离子占位、界面电导不均匀性等对偶极子、界面极化强弱的影响规律,揭示了多磁共振形成及动态介电行为的可控调节机制,明晰了电磁参数与反射损耗峰强度与频率、匹配厚度以及吸收频宽的一一映射关系,最终建立了物相组分/制备工艺-梯度成分分布-吸收频宽的关联模型,为薄层超宽频吸波材料的可控制备提供了新方法并奠定了坚实的科学基础。
项目成果
期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Achievement of superior microwave absorption performance and ultra-wide regulation frequency range in Fe-Co-Nd via tuning the phase constitution and crystallinity
通过调节相组成和结晶度,实现 Fe-Co-Nd 优异的微波吸收性能和超宽调节频率范围
- DOI:10.1016/j.jmmm.2020.166561
- 发表时间:2020
- 期刊:Journal of Magnetism and Magnetic Materials
- 影响因子:2.7
- 作者:Peng Kangsen;Wu Yuhan;Liu Chuyang;Xiao Andong;Xu Guoyue;Fang Gang;Zhang Yanting;Cao Yufan;Zhang Yujing
- 通讯作者:Zhang Yujing
Broadened ferromagnetic resonance range in ferrite by gradient composition design
通过梯度成分设计拓宽铁氧体的铁磁共振范围
- DOI:10.1016/j.ceramint.2019.08.107
- 发表时间:2019-12
- 期刊:Ceramics International
- 影响因子:5.2
- 作者:Liu Chuyang;Cao Yufan;Zhang Xiaohan;Ren Hao;Zhang Yujing;Zhang Yanting;Zhao Xinrui;Fang Gang;Peng Kangsen;Zou Junding
- 通讯作者:Zou Junding
Synthesis of broad microwave absorption bandwidth Zr4+-Ni2+ ions gradient-substituted barium ferrite
宽微波吸收带宽Zr4-Ni2离子梯度取代钡铁氧体的合成
- DOI:10.1016/j.ceramint.2020.07.062
- 发表时间:2020
- 期刊:Ceramics International
- 影响因子:5.2
- 作者:Zhang Yanting;Liu Chuyang;Peng Kangsen;Cao Yufan;Fang Gang;Zhang Yujing
- 通讯作者:Zhang Yujing
Facile fabrication of rGO/Zr4+-Ni2+ gradient-doped BaM composites for broad microwave absorption bandwidth
轻松制造 rGO/Zr4 -Ni2 梯度掺杂 BaM 复合材料,实现宽微波吸收带宽
- DOI:10.1016/j.ceramint.2020.09.273
- 发表时间:2020-09
- 期刊:Ceramics International
- 影响因子:5.2
- 作者:Liu Chuyang;Zhang Yanting;Gong Haonan;Hu Yunjia;Duan Songhan;Peng Kangsen;Zhu Kongjun
- 通讯作者:Zhu Kongjun
A novel and facile route for the in situ formation of composites with dual coupling interactions for considerable millimeter wave absorption performance
一种新颖且简便的原位形成具有双耦合相互作用的复合材料的方法,具有相当大的毫米波吸收性能
- DOI:10.1039/d1tc03398k
- 发表时间:2021
- 期刊:Journal of Materials Chemistry C
- 影响因子:6.4
- 作者:Liu Chuyang;Jiang Tao;Gao Tian;Xia Guangxian;Cao Yufan;Fang Gang;Peng Kangsen;Zhang Yanting;Zhang Yujing;Zhu Kongjun
- 通讯作者:Zhu Kongjun
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