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清华大学朱宏伟J. Mater.:形状各向异性Fe3O4纳米带的可控制备及微波吸收性能
2021/4/30 16:37:48 admin

DOI: 10.1016/j.jmat.2021.03.009

 

为了从根本上防止电磁威胁,需要使用微波吸收材料(MAM)来消除多余的电磁波。具有复介电常数和复磁导率的Fe3O4粒子作为一种典型的MAM材料,由于其磁损耗和介电损耗并存的特性而得到了广泛的应用。然而,必需的高质量分数极大地限制了其应用,因此研究人员对Fe3O4纳米结构进行了广泛研究以解决这一问题。在这项工作中,通过静电纺丝和两步热处理制备了均匀的Fe3O4纳米带。通过控制静电纺丝前体溶液的组成和粘度,可以获得具有可调横向尺寸(200nm至1μm)的Fe3O4纳米带。低Fe3O4含量(仅为16.7wt%)的样品在3GHz以上显示出较宽的最大有效吸收带宽(EAB),而横向尺寸较小的Fe3O4纳米带显示出4.93GHz的最大EAB。同时,横向尺寸较小的Fe3O4纳米带具有优异的反射损耗特性,在10.10GHz时最低反射损耗达到-53.93dB,而最大EAB高达2.98GHz。Fe3O4纳米纤维的出色微波反射损耗有助于增强磁损耗、介电损耗和阻抗匹配的协同效应,其源于分层交联网络和形状各向异性。本研究拓宽了磁吸收体的实际应用范围,为形状各向异性磁性材料的开发提供了一种新的途径。

 

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图1.(a)材料制备示意图。(b)复合纳米带的可能形成图。


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图2.(a)电纺复合纳米带的DTA和TG曲线。(b)Fe2O3和(c)Fe3O4纳米带的XRD图谱。


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图3.电纺复合纳米带、Fe2O3纳米带和Fe3O4纳米带的SEM图像。(a-c)NB1,(d-f)NB2,(g-i)NB3,(j-1)NB4和(m-o)NB5。


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图4.(a)Fe3O4纳米带的磁滞回线和(b)矫顽力。


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图5.(a)Fe3O4纳米带的介电常数实部,(b)介电常数虚部和(c)介电损耗正切。(d)Fe3O4纳米带的磁导率实部,(e)磁导率虚部和(f)磁损耗正切。


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图6.(a)NB1,(b)NB2,(c)NB3,(d)NB4和(e)NB5的阻抗匹配度。(f)Fe3O4纳米带的衰减系数。


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图7.(a)NB1,(b)NB2,(c)NB3,(d)NB4和(e)NB5的3D反射损耗图。(f)样品的最大EAB和最小反射损失。


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