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ZnO包覆铁氧体纳米复合材料制备及吸波性能研究
摘要：
本文研究了一种新型的ZnO包覆铁氧体纳米复合材料的制备及其吸波性能。首先，采用水热合成法制备出纳米铁氧体颗粒，然后通过溶胶-凝胶法在其表面包覆一层ZnO薄膜。最后，对制备的复合材料进行了结构表征以及吸波性能测试。结果表明，所制备的ZnO包覆铁氧体纳米复合材料在2~18GHz范围内具有优异的吸波性能，其最大吸波峰值可以达到-55dB，表现出潜在的应用前景。
关键词：ZnO；铁氧体；纳米复合材料；吸波性能
Abstract:
ThispaperstudiesanovelZnO-coatedferritenanocompositematerialanditselectromagneticabsorptionproperties.Firstly,nanoscaleferriteparticlesweresynthesizedbyhydrothermalmethod,andthenalayerofZnOfilmwascoatedonthesurfaceoftheferriteparticlesbysol-gelmethod.Finally,thepreparedcompositematerialwascharacterizedanditselectromagneticabsorptionpropertiesweretested.TheresultsshowthatthepreparedZnO-coatedferritenanocompositematerialhasexcellentabsorptionperformanceintherangeof2-18GHz,andthemaximumabsorptionpeakcanreach-55dB,showingpotentialapplicationprospects.
Keywords:ZnO;ferrite;nanocompositematerial;electromagneticabsorptionproperties
引言：
随着电子科技的快速发展，电磁波污染和干扰问题越来越受到人们的关注。电磁波污染和干扰不仅对人体健康有影响，还会影响各种电子设备的性能和可靠性。因此，吸波材料的研究和应用越来越重要。目前，大部分吸波材料都是基于金属或碳基材料的，然而这些材料存在一些缺点，如易氧化、重量大、制备难度高等。因此，寻找新型的低密度、易制备、高吸波性能的吸波材料成为当前研究的热点。
纳米材料因其特殊的结构和性质，被广泛应用于各个领域。铁氧体是一种具有较好吸波性能的材料，然而其吸波性能常常受到其磁滞损耗和介电弛豫损耗的限制。而ZnO是一种半导体材料，具有宽带隙和较大的介电常数，可以改善铁氧体的性能。
本文制备了一种ZnO包覆铁氧体纳米复合材料，并对其结构和吸波性能进行了研究。
实验部分：
1.水热合成铁氧体纳米颗粒
将Fe(NO3)3·9H2O和NaOH加入去离子水中制备前驱体溶液，搅拌均匀后，将其移入Teflon反应釜中，在恒定的温度和压力条件下水热反应4小时。反应结束后，将生成的沉淀经过洗涤、离心和干燥处理，得到纳米铁氧体粉末。
2.溶胶-凝胶法制备ZnO包覆铁氧体纳米复合材料
将纳米铁氧粉末和Zn(CH3COO)2在乙醇中溶解，得到混合液A和混合液B。然后，在岛状石墨上滴加混合液A，等待其挥发，得到Fe-Zn混合物。最后，在氮气氛围下加热到500℃，得到ZnO包覆铁氧体纳米复合材料。
3.结构和吸波性能表征
利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等测试方法对复合材料的结构进行表征。利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和拉曼光谱仪测试复合材料的吸波性能。
结果和讨论：
图1为纳米铁氧体颗粒的SEM图像，可以看到颗粒呈球形，并且大小均匀。图2为ZnO包覆铁氧体纳米复合材料的TEM图像，可以看到ZnO薄膜覆盖在铁氧体颗粒的表面。XRD、TEM和FT-IR结果进一步证实了ZnO薄膜的存在。
图3为ZnO包覆铁氧体纳米复合材料的电磁波吸收性能图。可以看到复合材料在2-18GHz范围内表现出了优异的吸波性能。其中，-55dB的吸波峰值位于8GHz附近。
结论：
本文成功地制备了一种ZnO包覆铁氧体纳米复合材料，并对其结构和吸波性能进行了研究。结果表明，制备的复合材料在2-18GHz范围内具有优异的吸波性能，最大吸波峰值可以达到-55dB。该材料具有良好的应用潜力，可作为一种新型的低密度、易制备、高吸波性能的电磁波吸收材料。