探索一种方便、可扩展、有效的千兆赫兹宽带电磁波吸收器(EMA)以满足其日益增长的需求。Ni–Zn铁氧体被认为是潜在的EMA;然而,它们作为一种可扩展的有效毫米波吸收材料的性能研究还很有限。本文研究了Ni
0.5Zn
0.5Fe
2O
4(NZF)样品在0.1~9GHz频率范围内用Mn离子代替Fe
3+和Zn
2+的电磁波衰减特性。通过成分优化,Ni
0.5Zn
0.4Mn
0.1Fe
2O
4(NZM
0.1F)EMA在最佳厚度为6 mm时表现出良好的微波吸收性能,同时最大反射损耗(RL)为−50.2 dB,宽BW为6.8 GHz(RL<−10 dB,即衰减>90%)。此外,Mn掺杂使衰减常数从217 Np/m显著增加到301 Np/m。主要贡献来自磁-介电性能的协同作用,以及由于阳离子化学和尖晶石NZF中的位置占据而增强的介电和磁损耗。此外,通过受控的两步热处理过程在系统中诱导孔隙率,该过程通过电磁波的多次内反射促进总损耗。此外,通过改变入射电磁波的角度,模拟了NZM
0.1F样品的RL,显示其角度不敏感度高达50°。研究结果表明,NZM
0.1F是一种适合于实际高频应用的新型环保微波吸收材料。
![](/public/images_article/images/QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720240704110610.png)
图1. 示意图显示了Mn掺杂NZF芯中具有优异电磁波吸收的相关因素。
![](/public/images_article/images/QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720240704110626.png)
图2. (a)室温下所有研究样品的具有识别平面的 X 射线衍射图,(b)样品晶格常数的变化,以及(c)来自 VESTA 的 NZFM0.3的晶体结构表示。
![](/public/images_article/images/QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720240704110642.png)
图3. (a) NZFM0.2的FESEM显微照片,样品(b)NZF和(c)NZFM0.3的EDX光谱;显示NZFM0.3的附加Mn峰值,(d)NZFM0.3样本区域的EDX区域映射;(e)O,(f)Mn,(g)Zn,(h)Fe和(i)Ni组成元素分布均匀。
![](/public/images_article/images/QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720240704110703.png)
图4. (a) 所有样品在300 K时的M–H曲线图[插图:研究样品的饱和磁化强度(M
S)和矫顽力(H
C)的变化]和(b)NZFM0.3环形样品横截面的显微CT扫描将彩色线显示为样品中的多孔通道。
![](/public/images_article/images/QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720240704110725.png)
图5. (a)相对介电常数的实(ε′)和(b)虚(ε〃)部分,(c)介电损耗(tanδ
ε),(d)相对磁导率的实(μ′)和(e)虚(μ〃)部分,以及(f)磁损耗(tanδ
μ)的频散。
![](/public/images_article/images/QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720240704110758.png)
图6. 研究样品的RL随频率和厚度变化的三维表示。
![](/public/images_article/images/QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720240704110816.png)
图7. 对于(a)NZF、(b)NZM0.1F和单步退火固体NZM0.1F,以及(c)NZFM0.3样品,RL与f在各自t
m值下绘制,以进行比较。(d)NZF、(e)NZM0.1F和(f)NZFM0.3[插入(c)]这三个样品的频率相关衰减常数(α)曲线对应的| Z
in/Z
0 |比率与频率图。
![](/public/images_article/images/QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720240704110838.png)
图8. (a) 不同电磁波入射角下RL的频散曲线。(b) NZM0.1F与CuFe
2O
4/MoS
2铁氧体微波吸收剂的最佳反射损耗(RLmax)和带宽(BW)的比较图CF@MoS
2@Fe
3O
4,大块Ni–Zn铁氧体, ZnO@MWCNTs@NiFe
2O
4, CB/Ni
0.6Zn
0.4Fe
2O
4层, MnFe
2O
4 NHS, Gd–Coferrite@SiO
2@C、 NF/NZF、Mn–Zn铁氧体、Ti
3C
2Tx/Ni
0.5Zn
0.5Fe
2O
4、和SrFe
12–xCoxO
19。
相关研究成果由匹兹堡大学Dipika Mandal和Paul R. Ohodnicki等人2024年发表在ACS Applied Materials & Interfaces (链接:https://doi.org/10.1021/acsami.4c06498)上。原文:All-Around Electromagnetic Wave Absorber Based on Ni–Zn Ferrite
转自《石墨烯研究》公众号