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第29卷第1期《陶瓷学报》Vol.29,No.1
2008年3月JOURNALOFCERAMICSMar.2008

文章编号:1000-2278(2008)01-0077-05

纳米铁氧体吸波材料研究进展

谭宏斌马小玲
(陕西理工学院材料学院,陕西汉中:723003)

摘要
介绍了吸波材料的特点,纳米铁氧体的吸波机理,以及纳米铁氧体的制备方法。综述了纳米铁氧体吸波材料的研究进展,对纳
米复合铁氧体吸波材料的前景进行了展望。
关键词纳米材料,铁氧体,吸波材料
中图分类号:TQ174.75文献标识码:A
料反射系数R可用下面的公式表示为:

1前言R=(Z0-Z1)/(Z0+Z1)(1)
(Zi=μi/εi,i=0,1)

吸波材料是能吸收投射到它表面的电磁波能量,式中,Z0为自由空间阻抗;Z1为吸波材料阻抗;μ、ε
并通过材料的介质损耗将电磁波能量转换成为其它分别为材料的磁导率和介电常数。由(1)式可见,要达

形式的能量(主要是热能),而几乎无反射的材料[1]。到完全无反射,即R=0(称为波阻抗匹配),则Z0=Z1,

随着电子工业的高速发展和各类电子产品的普遍使而Z0为真空时,其μ0=ε0=1,要求吸波材料的性能

用,特别是近年电磁屏蔽技术、隐身技术的发展,对电特点为μ1=ε1。因此,高性能的吸波材料具备在尽
波吸收材料的研究日益为人们所重视[2]。纳米吸波材可能宽的频率范围内保持两者近似相等。(2)当电磁
料具有良好的吸波性能的同时,并具备质量轻、宽频波一旦进入材料内部,吸波材料对入射电磁波能产生
带、兼容性好及厚度薄等特点,因此其现正成为研究有效吸收或衰减,即产生电磁损耗,使电磁波能量转
的热点[3]。铁氧体是铁元素与氧元素化合形成的各类化为热能或其他形式能,从而电磁波在介质中被最大
型化合物,属亚铁磁性材料。广义而言,铁氧体就是磁限度地吸收。吸波材料的复介电常数ε和复磁导率
性氧化物或磁性陶瓷。铁氧体的吸波性能来源于其既μ分别为
有亚铁磁性又有介电性能,其相对磁导率和相对电导ε=ε′-iε″(2)
率均呈复数形式,它既能产生介电损耗又能产生磁致μ=μ′-iμ″(3)
损耗,因此铁氧体吸波材料具有良好的微波性能[4]。式中,ε′、ε″是ε的实部和虚部,μ′、μ″是μ的
实部和虚部,根据物理学的定义,则有电损耗正切角
2纳米吸波材料的吸波机理tanδe=ε″/ε′(4)
磁损耗正切角
tanδm=μ/μ′(5)
吸波材料具备基本特点[5]:(1)当电磁波传播、入
由(4)、(5)式清楚地看出,ε″或μ″越大,材料的损耗
射到吸波材料表面时,能够最大限度地使电磁波进入
越大,则吸波性能就越好。
到吸波材料内部,以减少电磁波的直接反射。吸波材

收稿日期:2007-09-20
通讯联系人:谭宏斌,男,E-mail:[e-mail]
《陶瓷学报》2008年第1期
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大量悬挂键的存在使界面极化,吸收频带展宽;纳米
材料量子尺寸效应使电子能级分裂,分裂的能级间距
正处于微波的能量范围(10-2～10-4eV),为纳米材料
创造了新的吸收通道;纳米材料中的原子和电子在微
波场的辐照下,运动加剧,增加电磁能转化为热能的
效率,从而提高对电磁波的吸收性能。因此,纳米材料
具有优异的吸波性能[4,8]。
从图1可以看出,纳米钡铁氧体的吸波效果好于
常规尺寸材料,其中粒径为76nm的材料对微波的最
大反射衰减可达28dB,大于10dB的吸收带宽达
6GHz,在整个6.8-18GHz的频率范围内,吸收都大
于5dB[9]。随着纳米晶粒的粒径减较小,电磁波的衰减
吸波材料的电磁损耗的机制可分为[6-7]:(1)与材下降,吸收峰向高频端偏移,主要因为纳米晶粒的粒
料电导率有关的电阻型损耗,即电导率越大,载流子径减小其磁导率下降,自然共振角频率升高所致。所
引起的宏观电流(电场引起的电流和磁场变化引起的以粒径为46nm,62nm的材料吸波性能较粒径为
涡流)越大,有利于电磁能转变为热能;(2)与电极化有76nm的材料差,但均优于粒径为4μm材料的吸波
关的介电损耗(反复极化的“摩擦”作用),电介质极化性能。
过程有电子云位移极化、离子位移极化、极性介质电
矩转向极化、铁电体电畴转向极化及畴壁位移、高分3纳米铁氧体吸波材料的发展现状
子中原子团局部电矩转向极化、缺陷偶极子极化等;
(3)与动态磁化过程有关的磁损耗(反复磁化的“摩擦”
铁氧体由于电阻率较高(l08～1012Ω)可避免金属
作用),其主要来源是磁滞、磁畴转向、畴壁位移及磁
导体在高频下存在的趋肤效应,因此在高频时仍能保
畴自然共振等。铁电材料、铁氧体的吸波机理分别为
持较高的磁导率,另外其介电常数较小,可与其它吸
介电损耗、磁滞损;碳黑、石墨、金属粉,导电性