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摘要

摘要

钛基空心多壳复合材料的制备及其吸波性能研究

近几十年来，随着现代微波通信和电子工业技术的飞速发展，电磁波给人

类带来了极大的科技便利，但是伴随而来的电磁污染同样严重地威胁着人类健

康和军事防御。因此，为了满足社会和国防的需求，设计高效的吸波材料势在

必行。传统微波吸收材料质量重、吸收频带较窄，在应用上存在一定局限。目

前微波吸收领域的研究重点在于制备“薄、轻、宽、强”的新型吸波材料。中

空多壳结构具备低密度的特点，有利于实现轻量化。此外，多壳和空腔还可实

现微波的多重反射和散射，从而增加微波在材料中的传输距离和停留时间，这

有利于增强材料对微波的衰减能力。本文对具备良好介电性能的材料钛酸钡

（BaTiO）和氢化二氧化钛进行微观空间结构设计，获得了既包含空心多壳

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（HoMSs）独特吸波优势，又具有的良好介电性能的HoMSs-BaTiO3和氢化

HoMSs-TiO新型吸波材料。再将其与磁性材料（FeO）和导电材料（聚吡咯，

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PPy）复合，改善阻抗匹配，从而实现了增强吸波损耗性能，拓宽有效吸收带

宽的效果。本文具体内容如下：

（1）通过次序模板法和简单的水热反应成功合成了HoMSs-BaTiO/FeO

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复合材料并进行了吸波性能及机制的研究。结果表明，HoMSs-BaTiO(1-

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X)/FeO(X)(X=0.6)复合材料反射损耗极值（-39.2dB）远远低于BaTiO粉末

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(1-X)/FeO(X)(X=0.6)样品（-12.7dB），同时具有更宽的有效吸波带宽（2.8

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GHz），表明独特的空心多壳结构可以有效延长微波的传播路径，提高复合材料

的微波吸收性能。同时，HoMSs-BaTiO(1-X)/FeO(X)(X=0.6)（-39.2dB）的

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反射损耗极值小于物理混合HoMSs-BaTiO(1-X)与FeO(X)(X=0.6)（-30.6dB）

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样品，这可能是由于原位合成的FeO提供了更多的异质界面，增强了复合材

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料的微波吸收性能。

（2）结合次序模板法和氢化处理制备了氢化HoMSs-TiO2（HH-T），并在

材料表面原位聚合PPy纳米团簇，最终得到了HH-T/PPy复合材料。材料吸波

性能研究结果表明，相比于HoMSs-TiO2样品，HH-T样品在电磁场下可以更加

I

吉林大学硕士学位论文

有效地耗散电场能量。这种增强可能归功于HH-T样品中金红石/锐钛矿界面与

HH-T样品中的结晶/无序界面。具有优异电导率的PPy可在HH-T表面形成3D

导电网络，这极大增强了复合材料的电导损耗。随着PPy的添加量的升高，

HH-T/PPy复合材料的微