由于纳米材料结构和组成的特殊性,例如小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应;磁性金属具有高饱和磁化强度、高磁导率和小的磁致伸缩系数,对于获得高吸收的电磁波吸收材料至关重要。而纳米结构磁性金属材料兼具纳米材料和磁性金属的优异性能,表现出表面磁矩增强、巨磁电阻效应和自旋重取向等特性,可获得良好的吸波效果。本文主要介绍零维磁性金属纳米颗粒、一维磁性金属纳米线、二维磁性薄膜和二维片状磁性金属颗粒吸收剂的研究进展情况,并对纳米磁性金属电磁波吸收剂的吸波理论进行探讨。

半个多世纪以来,吸波材料的主要成分电磁波吸收剂已有较大的发展,传统的吸收剂主要有:电介质型的导电炭黑和石墨、碳纤维、碳化硅纤维、钛酸钡铁电陶瓷等,具有较高的介电损耗,依靠介质的电子极化、界面极化衰减或介质极化迟豫损耗来吸收电磁波,但是添加电介质吸收剂不能改变磁导率,且对厚度的依赖性较高;磁介质型的铁氧体、羰基铁粉以及各种金属合金粉,以铁氧体为例,具有磁滞损耗、涡流损耗和剩余磁损耗,可达到强吸收、宽频带的吸波效果,但是铁氧体的密度较高,且高频吸波性能受制于 Snoek极限不够理想。

一般认为,磁性金属对电磁波能量的吸收由晶格电场热振动引起的电子散射、杂质和晶格为缺陷引起的电子散射以及电子和电子之间的相互作用三种效应决定。由于粒子的细化使得组成粒子的原子数大大减少,活性大大增加,在微波辐射下,分子、电子运动加剧,促进磁化,使电磁能转化为热能;铁磁性金属粒子的晶体结构比较简单,没有铁氧体中磁性次格子之间磁矩的相互抵消,饱和磁化强度一般比铁氧体高四倍以上,可获得较高的磁导率和磁损耗,且磁性能具有较高的热稳定性。中国粮油仪器在线  http://www.grainyq.com/