·640 工程科学学报，第42卷，第5期 8 (a) -Fe;O (b) Fe;O --Fe,O@SiO, 。-Fe,O,@SiO, 412 -Fe,O@SnO,-1 6 --Fe;O,@SnO:-1 Fe;O,@SnO:-2 t-Fe0,@Sn02-]2 10 8101214 16 810121416 18 Frequency/GHz Frequency/GHz 1.8 1.0 ⊙ -Fe,04 (d) Fe,O ·-Fe,O,@SiO, 0.8 ·Fe,0,@SiO2 1.5 Fe,O@SnO,-1 -Fe:O @SnO,-I -Fe,O.@SnO:-2 FeO @SnO,-2 0.6 0.9 0.2 0.62 4 68101214 16 18 4681012 141618 Frequency/GHz Frequency/GHz 图6试样复介电常数和复磁导率在2~18GHz随频率变化曲线.(a)复介电常数实部：(b)复介电常数虚部：(c)复磁导率实部：(d)复磁导率虚部 Fig.6 Frequency-dependent complex permittivity and complex permeability of samples:(a)real parts of complex permittivity;(b)imaginary parts of complex permittivity,(c)real parts of complex permeability:(d)imaginary parts of complex permeability SiO2绝缘薄膜将FeO4微球隔离开，降低了 述Fe3O4、Fe3O4@SiO2、FeO4@SnO2-l和Fe3O4 FeO4介电极化的程度，因此e值降低.同时，绝缘 @SnO2-2对应的反射损耗可由电磁参数带入式(2) 的SO2薄膜降低了材料整体的电子迁移率，从而 和(3)模拟计算得到.图7为它们在2~18GHz反 造成e"值降低2与Fe,O4或者SiO2相比，SnO2具 射损耗图，考察厚度为0~5mm.在微波吸收领 有优良的导电特性，因此不难理解Fe3O4@SnOz 域，通常将反射损耗强度以及对应的频带作为描 1和Fe3O4@SnO2-2的介电性能要优于Fe3O4和 述吸波性能的两个重要参量，特别是反射强度在 Fe,O4@SiO2.此外，由于Fe,O4@SnO2-2表面负载 -10dB以下的频带被视作有效吸收频带，对应电 有更多的SnO2,因此Fe3O4@SnO2-2的介电性能要 磁波的吸收率为90%~100%.此外，通常也期望吸 优于FeO4@SnO2-l.图6(c)和(d)为样品对应的 波材料在较薄的情况下能够实现电磁波的有效吸 复磁导率，不同于稳定的复介电常数，FeO4的 收，这是因为若吸波涂层过厚，则在实际应用中会 d值起始为1.5，随着频率上升剧烈下降，8GHz时 面临增重，结合强度低及热震性能差等一系列问 降为0.8，随后又逐渐上升，最后稳定在0.94上下 题.如图7(a)所示，纯的Fe04在厚度超过2.5mm 同时"值也在3~14GHz从0.63下降至0.1.和 时才能产生有效吸收，当厚度为3.7mm,频率为 u"值随频率的变化趋势表明，Fe,O,的磁损耗主要 7.6GHz时，最小反射损耗R(mm)接近-40dB 来源于自然共振损耗P虽然Fe3O4@SiO2、FeO4@ Fe3O4@SiO2和FeO4相比，虽然也能产生有效吸 SnO2-l和Fe3O4@SnO2-2也能产生类似的自然共 收，但有效吸收的区域范围和吸收强度都不如 振损耗，但由于F©3O4的相对含量较少，因此自然 Fe3O4(如图7(b)所示).当FeO4与SnO2直接复合 共振的振幅要低于纯的Fe3O4.对比Fe3O4@SnO2 后(Fe3O4@SnO2-l),其有效吸收的区域范围大幅 l,Fe04@SnO2-2中的SnO2相对含量更多，且SnO2 拓展（如图7（©）所示)，通过控制吸波材料厚度 壳层中的空隙也能充当“有效介质”，根据Maxwell-- 1.4~5mm,其有效吸收频带可实现在3.4~18GHz Garnet等效介质模型27，Fe3O4@SnO2-2的复磁导 范围内可调.Fe3O4@SnOz-l的RL(mim)为-42dB,此 率要低于FeO4@SnO2-l. 时厚度为2.9mm,有效带宽为2.6GHz(7.5~10.1GHz).SiO2 绝 缘 薄 膜 将 Fe3O4 微 球 隔 离 开 ， 降 低 了 Fe3O4 介电极化的程度，因此 ε'值降低. 同时，绝缘 的 SiO2 薄膜降低了材料整体的电子迁移率，从而 造成 ε"值降低[25] . 与 Fe3O4 或者 SiO2 相比，SnO2 具 有优良的导电特性，因此不难理解 Fe3O4@SnO2 - 1 和 Fe3O4@SnO2 -2 的 介 电 性 能 要 优 于 Fe3O4 和 Fe3O4@SiO2 . 此外，由于 Fe3O4@SnO2 -2 表面负载 有更多的 SnO2，因此 Fe3O4@SnO2 -2 的介电性能要 优于 Fe3O4@SnO2 -1. 图 6（c）和（d）为样品对应的 复磁导率 ，不同于稳定的复介电常数 ， Fe3O4 的 μ'值起始为 1.5，随着频率上升剧烈下降，8 GHz 时 降为 0.8，随后又逐渐上升，最后稳定在 0.94 上下. 同时 μ"值也在 3～14 GHz 从 0.63 下降至 0.1. μ'和 μ"值随频率的变化趋势表明，Fe3O4 的磁损耗主要 来源于自然共振损耗[26] . 虽然 Fe3O4@SiO2、Fe3O4@ SnO2 -1 和 Fe3O4@SnO2 -2 也能产生类似的自然共 振损耗，但由于 Fe3O4 的相对含量较少，因此自然 共振的振幅要低于纯的 Fe3O4 . 对比 Fe3O4@SnO2 - 1，Fe3O4@SnO2 -2 中的 SnO2 相对含量更多，且 SnO2 壳层中的空隙也能充当“有效介质”，根据 Maxwell￾Garnet 等效介质模型[27] ，Fe3O4@SnO2 -2 的复磁导 率要低于 Fe3O4@SnO2 -1. 上述Fe3O4、Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SnO2 -1 和Fe3O4 @SnO2 -2 对应的反射损耗可由电磁参数带入式（2） 和（3）模拟计算得到. 图 7 为它们在 2～18 GHz 反 射损耗图，考察厚度为 0～5 mm. 在微波吸收领 域，通常将反射损耗强度以及对应的频带作为描 述吸波性能的两个重要参量. 特别是反射强度在 −10 dB 以下的频带被视作有效吸收频带，对应电 磁波的吸收率为 90%～100%. 此外，通常也期望吸 波材料在较薄的情况下能够实现电磁波的有效吸 收，这是因为若吸波涂层过厚，则在实际应用中会 面临增重，结合强度低及热震性能差等一系列问 题. 如图 7（a）所示，纯的 Fe3O4 在厚度超过 2.5 mm 时才能产生有效吸收，当厚度为 3.7 mm，频率为 7.6  GHz 时 ， 最 小 反 射 损 耗 RL（ min） 接 近 −40  dB. Fe3O4@SiO2 和 Fe3O4 相比，虽然也能产生有效吸 收 ，但有效吸收的区域范围和吸收强度都不如 Fe3O4（如图 7（b）所示）. 当 Fe3O4 与 SnO2 直接复合 后（Fe3O4@SnO2 -1），其有效吸收的区域范围大幅 拓展 (如图 7（ c）所示），通过控制吸波材料厚度 1.4～5 mm，其有效吸收频带可实现在 3.4～18 GHz 范围内可调. Fe3O4@SnO2 -1 的 RL（min）为−42 dB，此 时厚度为2.9 mm，有效带宽为2.6 GHz（7.5～10.1 GHz）. 2 4 6 8 10 12 14 16 18 6 8 10 12 14 Real permittivity, ε′ Frequency/GHz (a) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 2 4 6 8 Imaginary permittivity, ε″ Frequency/GHz (b) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 Real permeablility, µ′ Frequency/GHz (c) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Imaginary permeability,µ″ Frequency/GHz (d) Fe3O4 Fe3O4@SiO2 Fe3O4@SnO2 -1 Fe3O4@SnO2 -2 Fe3O4 Fe3O4@SiO2 Fe3O4@SnO2 -1 Fe3O4@SnO2 -]2 Fe3O4 Fe3O4@SiO2 Fe3O4@SnO2 -1 Fe3O4@SnO2 -2 Fe3O4 Fe3O4@SiO2 Fe3O4@SnO2 -1 Fe3O4@SnO2 -2 图 6    试样复介电常数和复磁导率在 2～18 GHz 随频率变化曲线. （a） 复介电常数实部；（b） 复介电常数虚部；（c） 复磁导率实部；（d） 复磁导率虚部 Fig.6    Frequency-dependent complex permittivity and complex permeability of samples: (a) real parts of complex permittivity; (b) imaginary parts of complex permittivity; (c) real parts of complex permeability; (d) imaginary parts of complex permeability · 640 · 工程科学学报，第 42 卷，第 5 期