Electromagnetic wave absorption properties of core double-shell structured α-Fe(Si)@Fe3O4@SiO2 composites

材料科学 反射损耗 复合材料 复合数 微波食品加热 衰减 退火(玻璃) 光学 物理 量子力学
作者
Yuanzhao Hou,Binchuan Li,Jianshe Chen,Xiaoyi Shen,Bo Wang,Kuiren Liu,Shicheng Wei,Xiaocai He,Da Li,Qing Han
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:615: 156345-156345 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2023.156345
摘要

Core double-shell hierarchical structured α-Fe(Si)@Fe3O4@SiO2 (FFS) microwave absorbing composites have been fabricated by high-temperature mechano-chemical method. Heterogeneous interfaces of Fe/Si, α-Fe(Si)/Fe3O4, Fe3O4/SiO2 and high-density defects were formed by coupling the controlled temperature field and mechanical force. A dramatic reduction in the average particle size of the composite powder was caused by increasing ball-to-powder ratio. Electromagnetic wave absorption (EMWA) performance of the FFS composites was investigated in the 2–18 GHz frequency range. A balance of impedance matching and strong attenuation characteristics was achieved due to the asymmetric charge distribution at the heterogeneous interfaces, high-density defects, natural resonance, and exchange resonance of the FFS composites. When the ball-to-powder ratio is 40:1, the minimum reflection loss (RLmin) of the FFS composite is −47.04 GHz at a frequency of 5.28 GHz with an absorption layer thickness of 3.1 mm. A broad effective absorbing bandwidth (EAB, RL < −10 dB) of 5.6 GHz (12.4–18 GHz) with a thickness of 1.3 mm covers almost the entire Ku-band. After annealing at 1173 K in an argon atmosphere, the FFS composite with 30:1 ball-to-powder ratio shows excellent EMWA performance in the S-band, where the RLmin reaches −50.18 dB at 2.88 GHz with a thickness of 5.0 mm.
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