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摘 要

电磁技术在不断促进人类社会发展的同时，也带来了电磁污染，这不仅会对电子仪器和通讯设备造成干扰，也会严重危害人体的健康。早前研究的电磁屏蔽材料，虽然能够对电磁波起到一定的屏蔽作用，但电磁波在其表面的反射会造成二次污染，因此，开发新型的吸波材料成为了解决这种电磁污染的一个重要方法。钨酸铋（Bi₂WO₆）具有典型的异质结构，能够增强极化损耗，有利于提高对电磁波的损耗能力，通过简单的水热法可合成超薄片层，成为了一种潜在的吸波材料。

本文通过水热法合成了Bi₂WO₆纳米材料，并利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析仪（XRD）、矢量网络分析仪（VNA）对材料的微观结构与形貌以及吸波性能进行了表征和测试。实验结果显示，Bi₂WO₆纳米片呈现出薄片状，纳米片宽度为200.0 nm-250.0 nm，长度为400.0 nm-450.0 nm，产物结晶度较高，且较纯净。同时发现，Bi₂WO₆纳米片具有较低的复介电常数虚部和复磁导率虚部，材料的本征阻抗波动较大，与环境的阻抗匹配性一般。2.5 mm的材料在13.1 GHz附近出现了最大的反射损耗值，约为-18.5 dB，有效吸收带宽为2.0 GHz（12.0 GHz-14.0 GHz），衰减常数在13.5 GHz附近有最大值140.0。

研究结果表明，Bi₂WO₆不适合单独用作吸波材料，因此，针对Bi₂WO₆吸波材料的几点不足，本文提出了改进方案，即使用单层介孔TiO₂纳米片与CoFe₂O₄纳米粒子来制备复合吸波材料。

关键词:Bi₂WO₆纳米片；吸波性能；水热法；TiO₂/CoFe₂O₄

Abstract

Electromagnetic technology, while promoting the development of human society, has also brought about a series of electromagnetic pollution, causing many serious consequences. The development of new absorbing materials has become an important way to solve this kind of electromagnetic pollution.The typical heterogeneous structure of bismuth tungstate can enhance the polarization loss and be beneficial to the electromagnetic loss, so it becomes a potential absorbing material.

In this paper, bismuth tungstate nanometer material was synthesized by hydrothermal method, and the microstructure, morphology and wave absorbing properties of the material were tested by field emission scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction analysis (XRD) and vector network analyzer (VNA). The results show that the bismuth tungstate nanocrystalline sheet is thin and curly. The width of the nanocrystalline sheet is about 200.0-250.0 nm, and the length is about400.0-450.0 nm. The product has good crystallinity and high purity. At the same time, it is found that bismuth tungstate nanometer sheet has lower imaginary parts of complex dielectric constant and complex permeability, and the intrinsic impedance of the material fluctuats greatly, which is generally compatible with the impedance of the environment. The 2.5 mm material has the maximum reflection loss value around 13.1 GHz, which is about -18.5 dB, the effective absorption bandwidth is 2.0 GHz (12.0-14.0 GHz), and the attenuation constant has a maximum value of 140.0 around 13.5 GHz.

In this paper, it was found that bismuth tungstate was not suitable to be used as a wave absorbing material alone. Therefore, in view of the shortcomings of bismuth tungstate as a wave absorbing material, a more appropriate scheme was proposed to prepare a new type of wave absorbing material by combining monolayer mesoporous TiO₂ nanometer sheet with CoFe₂O₄ nanoparticles.

Key Words: bismuth tungstate nanosheets; microwave absorbing property; hydrothermal method; TiO₂/CoFe₂O₄

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 吸波材料的概述 1

1.2.1 吸波材料的吸波原理 1

1.2.2 吸波材料的分类 3

1.2.3 吸波材料的研究现状 4

1.3 Bi₂WO₆的概述 5

1.4 TiO₂的概述 6

1.4.1 TiO₂的性质 6

1.4.2 TiO₂在吸波材料中的应用 6

1.5 铁氧体的概述 7

1.5.1 铁氧体的基本性质 7

1.5.2 铁氧体在吸波材料中的应用 7

1.6 本文的研究目的和主要内容 8

第2章 实验部分 9

2.1 实验药品 9

2.2 实验设备 9

2.3 实验步骤 9

2.4 测试与表征 9

2.5 实验数据........................................................................................................10

第3章 结果与讨论 13

3.1 Bi₂WO₆纳米片微观形貌及结构分析 13

3.2 Bi₂WO₆纳米片的电磁特性分析 13

3.3 Bi₂WO₆纳米片的吸波性能分析 14

第4章 结论与改进方案 15

4.1 结论 15

4.2 改进方案 16

参考文献 19

致谢..............................................................................................................................22

第1章 绪论

• 1. 引言

电磁波是一种以光速传播的交变电磁场，是一种震荡粒子波。随着科技水平的进步，各种电子设备和通信设施已经完全融入到了人类的生产生活，被广泛应用于商业、民用、军事领域。然而，所有电子设备都会放出微波范围内的电磁辐射，不同来源的电磁波的相互作用可能会导致设备故障，造成一系列的严重后果，如航空通信失灵导致飞机相撞，导弹自动发射等。同时，电磁辐射对人体生命健康也存在着严重的威胁，短期受到大量辐射可能使人头痛、呕吐、胸闷，长期则可能导致癌症、心血管疾病的产生。因此，降低电磁污染十分重要。早前研究的电磁屏蔽材料能够对电磁波起到屏蔽作用，Sun等^[1]合成了还原石墨烯氧化物/环氧纳米材料，由于这种材料具有非常高的介电常数（大于10000），因此它的电磁屏蔽性能很好。需要注意的是，高性能的电磁屏蔽材料往往依赖于它的反射机制，但是，电磁波在其表面的反射会带来严重的二次污染，仍然可能对其他器件或人体造成影响，因此，开发高性能的电磁波吸收材料成为了解决这种电磁污染的重要方法之一^[2]。

• 1. 吸波材料的概述
     1. 吸波材料的吸波原理

当具有入射能量（E_I）的电磁波撞击材料时（图1.1），会在表面上产生两个波：一个是反射波（E_R），一个是进入材料内部的传输波（E_I-R）。

图1.1 电磁波撞击物体过程^[3]

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