Page 116 - 《精细化工》2020年第6期

·1182· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

切值大于介电损耗正切值，而在 7.6~ 13.6 GHz 则是 为了更好地探究样品的吸波性能，对样品的反
介电损耗正切值大于磁损耗正切值，这也证明了该 射损耗进行了研究，结果见图 8。
空心 ZnFe 2 O 4 同时具有介电损耗和磁损耗。值得注
意的是，样品的介电损耗正切和磁损耗正切都在
12.6 GHz 处出现特征峰，表明在此频率下对电磁波
的损耗能力较强。
基于传输线理论和电磁波传播系数，电磁波的
衰减常数也是一个表征吸波性能的重要参数。而衰
减常数 α 可以用公式（1）计算 [14] ：

 

) 
 2πf (        ) (        )  2 (        （1）
2
c
式中：f 为电磁波的频率，Hz；c 为自由空间中电磁

波的速度，m/s。 图 8 空心 ZnFe 2 O 4 的反射损耗图
衰减参数 α 用于表征对入射电磁波的衰减能 Fig. 8 Reflection loss spectra of hollow ZnFe 2 O 4

力，样品的衰减常数如图 7 所示。 从图 8 可以看到，空心 ZnFe 2 O 4 表现出非常优

异的吸波性能，当样品的匹配厚度为 2.7 mm 时，在
12.41 GHz 处获得最小的反射损耗（–42.18 dB）；而
当匹配厚度为 3.0 mm 时，RL≤–10 dB（吸收率为
90%）的频带最宽，为 2.60 GHz（10.6~13.2 GHz）。
样品在 12.41 GHz 处表现出最小的反射损耗，说明
在此处的吸波性能最好，这也与前面的电磁参数分
析和衰减常数分析结果一致。
为了更加直观地评价本文所制空心 ZnFe 2 O 4 的
吸波性能，表 1 中列举了文献报道的相关吸波材料

和本文制备的空心 ZnFe 2 O 4 的吸波性能。
图 7 空心 ZnFe 2 O 4 的衰减常数
Fig. 7 Attenuation constant curves of hollow ZnFe 2 O 4 表 1 相关铁氧体材料的吸波性能对比
Table 1 Comparison of absorbing properties of related
从图 7 可以看到，样品的衰减常数在 31.39~ ferrite materials
201.85。在 2.0~12.6 GHz 衰减常数随着频率增加而 吸波性能
增大，在 12.6~18.0 GHz 先减小后增大。样品在 12.6 厚度 反射损耗 有效带宽
GHz 左右处表现出最大的衰减常数，说明在此处的 /mm /dB /GHz 参考文献
衰减能力最好，应该具有最小的反射损耗。 BaFe 12O 19 3.5 –13.50 0.50 [15]
2.6 吸波性能分析 实心 ZnFe 2O 4 4.0 –27.20 5.00 [21]
反射损耗（RL）是评价吸波材料吸波性能的一 ZnFe 2O 4/RGO 1.6 –29.30 2.60 [30]
2.7 –42.18 2.60 本文
个重要指标，较小的反射损耗代表较好的吸波性能。 空心 ZnFe 2O 4
根据传输线理论 [29] ，材料的反射损耗可以利用复介
从表 1 可以看出，与 M 型钡铁氧体、实心
电常数和复磁导率在给定的频率和样品厚度等条件
ZnFe 2 O 4 和 ZnFe 2 O 4 / RGO 复合材料相比，本文所制
下计算出来，计算公式如下所示。
备的空心 ZnFe 2 O 4 综合吸波性能更加优异，即厚度
  2πfd   
Z  r tan h j     （2） 较薄、反射损耗较小和有效吸收带宽较大。本文所
r r 

in
 r   c   制空心 ZnFe 2 O 4 具有优异吸波性能的原因在于其具
Z  1 有独特的空心结构，获得了额外的界面极化，当电
RL  20lg in （3）
in
Z  1 磁波入射到空心 ZnFe 2 O 4 内部后会进行多次反射和
式中：Z 为吸波材料的输入阻抗，Ω； 为相对复 散射，进而导致电磁波能量被耗散掉。
r
in
磁导率；  为相对复介电常数；f 为电磁波的频率， 此外，从表 1 中可以看到，ZnFe 2 O 4 /RGO 复合
r
Hz；c 为电磁波在自由空间中的速度，m/s；d 为材 材料的厚度很薄，后面也将尝试将空心 ZnFe 2 O 4 和
料的厚度，m。 其他介电材料复合以进一步改善其吸波性能。