北京大學楊金波團隊Acta Mater.：Sm1.5Y0.5Fe17-xSix及其復合材料的可調的內稟磁性和微波吸收性能

jcfxs01 6年前 (2017-12-25) 4222瀏覽

【引言】

隨著通信和雷達技術的快速發展，微波吸收材料(MAMs)已經引起了人們的廣泛關注。MAM材料對于防止電磁干擾和減弱雷達反射信號有重要作用。當前社會需開發出的MAM材料需具有重量輕，厚度薄，寬帶寬和在高頻下高吸收性能的特點。長期以來，人們對稀土-過渡族金屬間化合物(R-T)的研究往往集中在永磁材料開發方面。近日，有學者報道了Sm1.5Y0.5Fe17-xSix及其石蠟復合材料作為微波吸收材料的應用。該文基于R-T材料的平面各向異性和高的飽和磁化強度的特點，探索了將R-T材料開發為新型微波吸收材料。

【成果簡介】

近日，北京大學的楊金波教授、侯仰龍教授、王常生副教授和劉順荃高級工程師(共同通訊作者)等人在Acta Mater.上發布了一篇關于碳微波吸收材料的文章，題為“Tunable magnetic and microwave absorption properties of Sm1.5Y0.5Fe17-xSix and their composites”。 作者報道了Sm1.5Y0.5Fe17-xSix及其石蠟復合材料的磁性和微波吸收性能。研究結果發現，Si的引入可以顯著地調節Sm1.5Y0.5Fe17-xSix的本征磁性，使Sm1.5Y0.5Fe17-xSix石蠟復合材料成為優良的微波吸收材料。在測試頻率范圍內，復合材料的磁導率μ'特別是在較高的頻率下，引入Si后略有下降，而當Si含量從x = 0.0增加到x = 1.5時，介電常數ε'降低了約40％，有利于改善阻抗匹配并提高微波吸收性能。隨著Si含量的增加，具有相同復合厚度的反射損耗（RL）的峰值頻率（fp）會隨著共振頻率的變化而變大。此外，在復合材料中還發現了非常高的介電微波吸收峰，可以在一定程度上進一步提高有效吸收帶寬(QB)。

【圖片導讀】

圖1 樣品的XRD圖譜


(a) Sm1.5Y0.5Fe15.5Si1.5粉末樣品的XRD圖譜；

(b) Sm1.5Y0.5Fe15.5Si1.5磁取向樣品的XRD圖譜;

(c) Sm1.5Y0.5Fe15.5Si1.5粉末樣品經研磨4h后的XRD圖譜。

圖2 樣品經研磨后的平均晶粒尺寸

(a) 用(113)峰計算出的平均晶粒尺寸；

(b) 用(300)峰計算出的平均晶粒尺寸;

圖3 Sm1.5Y0.5Fe15.5Si1.5樣品的磁化曲線


(a) 測量區域與樣品對齊方向平行；

(b) 測量區域與樣品對齊方向垂直。

圖4 Sm1.5Y0.5Fe17-xSix石蠟復合材料樣品的復磁導率


(a) ε'的頻率依賴性；

(b) ε“的頻率依賴性;

(c) μ'的頻率依賴性。

(d) μ” 的頻率依賴性。

圖5 不同厚度樣品的頻率依賴性


(a-h) 反射損失(RL)與頻率、樣品厚度的關系圖；

(i-l) 不同頻率與不同厚度的樣品的RL;

(m-p) 樣品相應的有效吸收帶寬(QB)。

圖6 其他與厚度相關的峰值


(a) Sm1.5Y0.5Fe15.5Si1.5復合材料不同頻率與不同厚度的樣品的RL；

(b) Sm1.5Y0.5Fe15.5Si1.5復合材料反射損耗(RL)與頻率、樣品厚度的關系圖。

【小結】

這篇文章介紹了Sm1.5Y0.5Fe17-xSix及其石蠟復合材料的磁性和微波吸收性能。作者通過改變Sm1.5Y0.5Fe17化合物的固有磁性，證明Si對微波吸收頻率和電磁匹配具有顯著的調諧作用。微波測量結果顯示了固有磁性與微波吸收特性之間的內在聯系：隨著Si含量的增加，具有相同復合厚度的反射損耗(RL)峰值的峰值頻率(fp)有增加。此外，在復合材料中還發現了非常高的介電微波吸收峰，這可以在一定程度上進一步提高有效吸收帶寬(QB)。

文獻鏈接：Tunable magnetic and microwave absorption properties of Sm1.5Y0.5Fe17-xSix and their composites (Acta Mater., ?2017 , DOI: 10.1016/j.actamat.2017.12. 042）

【團隊介紹】

北大磁學中心主要研究方向有：（1）研究各向異性此份和粘接磁體的產業化核心技術，最終促成磁粉-磁體-電機的產業鏈，實現電機產品換代和行業升級；（2）研究和開發具有我國自主知識產權和更高磁特性的新一代永磁材料；（3）研究和開發具有高使用溫度的永磁材料，以滿足風力發電和新能源汽車對磁體高溫特性提出的新要求；（4）研究間隙型稀土-過渡族金屬間化合物磁各向異性的調控及新型高頻磁性材料。同時，基于電荷和自旋是電子的兩個內稟屬性的特點，致力于研究磁電子學和新型磁性材料與器件。相關的研究方向有：（1）自旋-軌道-谷電子學材料的結構和物性研究；（2）磁性材料的多場調控研究；（3）低維強關聯和無序體系的磁性研究。

【文獻推薦】

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本文由材料人編輯部金屬學術組jcfxs01供稿，材料牛編輯整理。

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