特种形貌超细镍晶材料的制备及其电磁特性研究

论文摘要

作为一种重要的多功能磁性金属材料,具有特种形貌的超细镍晶材料在多个领域具有广阔的应用前景,其在电磁屏蔽和吸波研究领域的重要性更是不言而喻。正因为如此,条件温和、操作简单、成本低廉、环境友好且易于实现形貌和结构调控的超细镍晶材料制备方法具有重要的理论和应用价值。为此,本论文开展了以下几个方面的研究工作:（1）以蒸馏水为溶剂,利用快捷、温和的液相还原法制备了较大量的超细镍粉,将得到的超细镍粉作为填料制备了复合材料,考察了复合材料的电磁屏蔽和吸波性能。结果表明,所制备的超细镍粉在电磁屏蔽和吸波领域具有很好的应用前景。超细镍粉含量为33.3wt%的树脂基复合材料在130 MHz～1.5 GHz测试频段内的电磁屏蔽性能均高于22 dB;而厚度为2 mm的超细镍粉/石蜡复合材料在7GHz附近的反射率绝对值高达27 dB。与此同时,在具体应用中,作为填料的超细镍粉在复合材料中的分散状态对电磁屏蔽性能具有至关重要的作用。（2）在上述工作基础上,研究了搅拌条件下外加磁场对超细镍粉形貌和磁性能的影响;并将在蒸馏水体系中得到的超细镍粉作为填料制备复合材料,评价了复合材料的电磁屏蔽性能和吸波性能。结果表明,同无外加磁场条件下得到的超细镍粉复合材料相比,在外加磁场条件下得到的超细镍粉复合材料的电磁屏蔽性能较优,而吸波性能变差。（3）利用金属镍的塑性性质,利用湿法研磨法由微米镍粉得到了片状镍粉,研究了相关研磨参数对片状镍粉形貌和微结构的影响。将得到的片状镍粉作为填料用于制备复合材料,测定了复合材料的电磁参数,并评价了其电磁屏蔽性能。结果表明,片状镍粉复合材料的电磁屏蔽性能不如微米镍粉复合材料,而其吸波性能优于微米镍粉复合材料;厚度为5 mm的片状镍粉/石蜡复合材料的最小反射率小于-27 dB。（4）在常压下,采用水合肼还原镍盐的方法成功地制备了长度约为5μm,直径约为250 nm的超细镍链状结构;利用透射电子显微镜（TEM）首次观察了超细镍链状结构的反应过程,并进而分析了一维链状结构在自生磁场诱导作用下的形成机理。所建立的制备方法可望拓展用于其它种类的磁性纳米金属材料的形貌可控制备,具有较为广阔的应用前景。（5）在常压下,利用磁场诱导作用,在不同的磁场强度条件下制备了长度从几个微米到几百微米,直径约250 nm的超细镍纳米晶纤维。系统研究了反应条件对产物形貌及磁性能的影响,分别测定了超细镍纳米晶纤维复合材料的电磁参数和电磁屏蔽性能。结果表明,所制备的超细镍纳米晶纤维是一种很有潜力的电磁屏蔽导电填料。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电磁辐射的危害及控制
• 1.1.1 电磁干扰
• 1.1.2.电磁环境污染
• 1.1.3.电磁信息泄密
• 1.2 电磁屏蔽原理
• 1.3 电磁屏蔽材料
• 1.3.1 电磁屏蔽材料分类
• 1.3.1.1 本征型导电聚合物
• 1.3.1.2 复合型导电聚合物
• 1.3.2 电磁屏蔽涂料
• 1.3.2.1 电磁屏蔽涂料的研究现状
• 1.3.2.2 电磁屏蔽涂层的导电机理
• 1.3.2.3 导电填料的研究现状
• 1.3.2.4 基体树脂的影响
• 1.3.2.5 溶剂的影响
• 1.4 吸波材料
• 1.4.1 吸波材料简介
• 1.4.2 吸波材料分类
• 1.4.2.1 按材料成型工艺和承载能力分为涂敷型和结构型
• 1.4.2.2 按吸波原理分为吸波型和干涉型
• 1.4.2.3 按损耗机理分为介电型吸波材料和磁性吸波材料
• 1.4.3 吸波原理
• 1.4.4 吸波剂种类及其研究现状
• 1.4.4.1 电损耗型
• 1.4.4.2 电磁损耗型（磁介质型）
• 1.4.4.3 吸波剂的研究现状
• 1.4.5 吸波材料的设计
• 1.4.5.1 吸波剂的复合设计
• 1.4.5.2 结构吸波材料设计
• 1.5 特种超细镍材料在电磁屏蔽及吸波领域中的研究现状
• 1.6 选题背景及研究内容
• 参考文献
• 第二章 超细镍粉的制备及其电磁性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 超细镍粉的制备和表征
• 2.2.2 导电复合材料的制备
• 2.2.3 导电性能的测试
• 2.2.4 电磁屏蔽性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应条件对超细镍粉形貌的影响
• 2.3.2 超细镍粉和商品微米镍粉的表征
• 2.3.3 微米镍粉含量对导电复合材料电阻率的影响
• 2.3.4 电磁屏蔽性能测试
• 2.4 本章小结
• 参考文献:
• 第三章 搅拌条件下外加磁场对超细镍粉形貌及其电磁特性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 超细镍粉的制备
• 3.2.3 超细镍粉填充树脂涂层制备
• 3.2.4 涂层电磁屏蔽性能测定
• 3.2.5 不同条件下得到的超细镍粉的电磁参数及吸波性能拟合
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 超细镍粉的X射线衍射（XRD）分析
• 3.3.2 超细镍粉的扫描电镜（SEM）分析
• 3.3.3 超细镍粉的静态磁性能分析
• 3.3.4 涂层的电磁屏蔽性能测定
• 3.3.5 超细镍粉/石蜡复合材料电磁参数测定及吸波性能拟合
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 微纳米镍片的制备及其电磁性能研究
• 第五章 一维超细镍材料的制备及其电磁性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂与仪器
• 5.2.2 试验操作
• 5.2.2.1 无外加磁场体系的试验
• 5.2.2.2 外加磁场体系的试验
• 5.2.3 分析测试
• 5.2.3.1 形貌结构及磁性能分析
• 5.2.3.2 导电复合材料的制备及电磁屏蔽性能测试
• 5.2.3.3 超细镍纤维/石蜡复合材料的电磁参数测试及吸波性能拟合
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 无场条件下得到的超细链状镍材料的表征
• 5.3.2 有场条件下得到的产物的表征
• 2H₄·H₂O及NaOH浓度对纳米晶镍纤维形貌的影响'>5.3.2.1 N₂H₄·H₂O及NaOH浓度对纳米晶镍纤维形貌的影响
• 5.3.2.2 氯化镍的浓度对纳米晶镍纤维形貌及磁性能的影响
• 5.3.2.3.外加磁场强度对纳米晶镍纤维形貌和磁性能的影响
• 5.4 镍纤维的电磁屏蔽及吸波性能研究
• 5.4.1 镍纤维树脂复合材料的电磁屏蔽性能
• 5.4.2 镍纤维的电磁参数及吸波性能分析
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结束语
• 6.1 主要研究内容及主要结论
• 6.2 本论文的主要创新点
• 6.3 存在的问题及发展方向
• 攻读博士期间完成论文
• 作者简介
• 致谢