黄玉炜等：Co掺杂对RG0/FeO,复合材料组织结构和吸波性能的影响 ·853· 离子，由于粒径较大的C0经正负电荷吸引在带负 C。摻杂前后的复介电常数实部随着频率的增加均 电的G0表面，影响了铁氨离子与G0表面氨原子 减小，复介电常数虚部随着频率的增加基本保持不 的配位，进而影响了Fe,O,颗粒在RG0表面的形 变，且Co掺杂后的复介电常数实部和虚部均比掺 成，导致RG0表面负载的FeO,颗粒减少，但其尺 杂前大（如图4(a)所示）.分析认为Co摻杂后，分 寸和结构并未发生明显改变 布于层间和RG0表面的Co粉相互连通，形成了良 2.4Co掺杂对RGO/Fe,O,复合材料吸波性能的 好的导电通道，自由电子能在其内部快速移动.同 影响 时，多元复合(RG0、Fe04、Co、Co304、Co203)产生 2.4.1复合材料电磁参数 多级界面，在多级界面处比表面积大，表面原子所占 图4为Co掺杂前后的RG0/Fe,0,复合材料复 比例高，电子在界面处聚集导致界面极化，所以复介 介电常数和复磁导率、电损耗正切和磁损耗正切图. 电常数实部ε'和虚部ε"提高 10 (a) e'RGO/Fe,O/Co (b) μ'RGO/FcO.-Co s'RGO/Fe,O. -μ"RGO/Fe,O.-Co E"RGO/Fe,O/Co u'RGO/Fe,O -g"RGO/FeO u"RGO/Fe O. 6 奇 0.5 681012141618 1012 141618 频率/GHz 颜率/GHz 图4Co橡杂前后RGO/Fe3O,复合材料的电磁参数.(a)复介电常数：(b)复磁导率 Fig.4 Electromagnetic parameters of RGO/Fe,O composites before and after Co-doping:(a)complex permittivity;(b)complex permeability Co摻杂前复合材料的复磁导率的实部u'和虚 0.10 部μ"随频率增加基本保持不变（如图4(b)所示）. -RGO/Fe,0. -RGO/Fe,0/Co C0参杂后的复介电常数实部随着频率的增加在4~ 6GHz和11~13GHz频率范围内而出现两次较平稳 0.05 的减小，并在11.6GHz处小于掺杂前的复磁导率实 部.复合材料的复磁导率虚部随着频率的增加也在 对应的4~6GHz和11~13GHz频率范围内出现两 个峰值，根据磁损耗因子可知，在峰值附近有较强的 损耗能力.分析认为具有磁性的Co、Co30,和C0203 是导致材料在4~6GHz和11~13GHz频率范围复 0.052 4681012141618 磁导率虚部增加的主要原因. 频率GHz 磁损耗材料的损耗机制主要有磁滞损耗、涡流 图5Co掺杂前后RG0/Fe3O4复合材料的μ"（μ'）2随频率 损耗、畴壁共振、自然共振等.一般情况下，在微弱 变化曲线 外加磁场下磁滞损耗较小，而畴壁共振发生在1~ Fig.5 Variation curves of u"(u')2f of RGO/Fe30 composites absorber before and after Co-doping 100MHz波段范围.材料的厚度d和电导率σ是涡 流损耗的主要影响因素-18)： 2~6GHz频率范围内会随频率提高而发生变化，6~ )-号4，a 18GHz频率范围内基本为定值，因此在6~18GHz频 (1) 率范围内存在一定的涡流损耗.C0摻杂后，复合材 其中，。是真空磁导率，因公式右边均为常数，所以 料的u"(u')-f值在2~14GHz频率范围内会随 如果为涡流损耗引起，其公式左边应为常数).但 频率提高而发生变化，14~18GHz频率范围内基本 根据"(')2f随频率的变化曲线（如图5所示） 为定值，表明其仅在14~18GHz频率范围内存在涡 可知掺杂Co前，复合材料的u”(μ')-2f1值是在 流损耗.而自然共振峰一般高于1GHz],在5GHz黄玉炜等: Co 掺杂对 RGO/ Fe3O4 复合材料组织结构和吸波性能的影响 离子,由于粒径较大的 Co 经正负电荷吸引在带负 电的 GO 表面,影响了铁氨离子与 GO 表面氮原子 的配位,进而影响了 Fe3O4 颗粒在 RGO 表面的形 成,导致 RGO 表面负载的 Fe3O4 颗粒减少,但其尺 寸和结构并未发生明显改变. 2郾 4 Co 掺杂对 RGO/ Fe3O4 复合材料吸波性能的 影响 2郾 4郾 1 复合材料电磁参数 图 4 为 Co 掺杂前后的 RGO/ Fe3O4 复合材料复 介电常数和复磁导率、电损耗正切和磁损耗正切图. Co 掺杂前后的复介电常数实部随着频率的增加均 减小,复介电常数虚部随着频率的增加基本保持不 变,且 Co 掺杂后的复介电常数实部和虚部均比掺 杂前大(如图 4( a)所示). 分析认为 Co 掺杂后,分 布于层间和 RGO 表面的 Co 粉相互连通,形成了良 好的导电通道,自由电子能在其内部快速移动. 同 时,多元复合(RGO、Fe3O4 、Co、Co3O4 、Co2O3 ) 产生 多级界面,在多级界面处比表面积大,表面原子所占 比例高,电子在界面处聚集导致界面极化,所以复介 电常数实部 着忆和虚部 着义提高. 图 4 Co 掺杂前后 RGO/ Fe3O4 复合材料的电磁参数. (a)复介电常数;(b)复磁导率 Fig. 4 Electromagnetic parameters of RGO/ Fe3O4 composites before and after Co鄄doping:(a) complex permittivity; (b) complex permeability Co 掺杂前复合材料的复磁导率的实部 滋忆和虚 部 滋义随频率增加基本保持不变(如图 4( b)所示). Co 掺杂后的复介电常数实部随着频率的增加在4 ~ 6 GHz 和 11 ~ 13 GHz 频率范围内而出现两次较平稳 的减小,并在 11郾 6 GHz 处小于掺杂前的复磁导率实 部. 复合材料的复磁导率虚部随着频率的增加也在 对应的 4 ~ 6 GHz 和 11 ~ 13 GHz 频率范围内出现两 个峰值,根据磁损耗因子可知,在峰值附近有较强的 损耗能力. 分析认为具有磁性的 Co、Co3O4 和 Co2O3 是导致材料在 4 ~ 6 GHz 和 11 ~ 13 GHz 频率范围复 磁导率虚部增加的主要原因. 磁损耗材料的损耗机制主要有磁滞损耗、涡流 损耗、畴壁共振、自然共振等. 一般情况下,在微弱 外加磁场下磁滞损耗较小,而畴壁共振发生在 1 ~ 100 MHz 波段范围. 材料的厚度 d 和电导率 滓 是涡 流损耗的主要影响因素[17鄄鄄18] : 滋义(滋忆) - 2 f - 1 = 2 3 仔滋0 d 2滓 (1) 其中,滋0 是真空磁导率,因公式右边均为常数,所以 如果为涡流损耗引起,其公式左边应为常数[17] . 但 根据 滋义(滋忆) - 2 f - 1随频率的变化曲线(如图 5 所示) 可知掺杂 Co 前,复合材料的 滋义 (滋忆) - 2 f - 1 值是在 图 5 Co 掺杂前后 RGO/ Fe3O4 复合材料的 滋义(滋忆) - 2 f - 1 随频率 变化曲线 Fig. 5 Variation curves of 滋义(滋忆) - 2 f - 1 of RGO/ Fe3O4 composites absorber before and after Co鄄doping 2 ~6 GHz 频率范围内会随频率提高而发生变化,6 ~ 18GHz 频率范围内基本为定值,因此在6 ~ 18 GHz 频 率范围内存在一定的涡流损耗. Co 掺杂后,复合材 料的 滋义(滋忆) - 2 f - 1值在 2 ~ 14 GHz 频率范围内会随 频率提高而发生变化,14 ~ 18 GHz 频率范围内基本 为定值,表明其仅在 14 ~ 18 GHz 频率范围内存在涡 流损耗. 而自然共振峰一般高于 1 GHz [18] ,在 5 GHz ·853·