超薄氧化铝涂层：提升羰基铁在高温下的微波吸收性能

来自 实验室仪器网

研究人员采用超薄氧化铝涂层，极大地增强了羰基铁的高温微波吸收性能。随着无线技术的普及，对能够吸收高频电磁辐射的材料的需求迅速增加，尤其是在极端高温环境中。

片状羰基铁粉（CIP）以其优异的磁性能而闻名，但它们面临两个主要限制：抗氧化性差和高频下的高涡流损耗。这些因素降低了它们的效率和可靠性，特别是在电磁干扰（EMI）屏蔽和隐形应用中。

发表在《合金与化合物杂志》上的研究人员现已证明，用氧化铝（Al2O3）使用原子层沉积可以保护材料免受氧化，并提高阻抗匹配和整体吸收能力。

该团队合成了片状CIP@Al2O3复合粉末采用球磨和原子层沉积的两步工艺。使用球磨生产羰基铁薄片，这保留了铁颗粒的片状形态，这是高面内各向异性的关键。

以高纯度三甲基铝（TMA）和去离子水为前驱体，以亚纳米级控制层厚，沉积原子薄的氧化铝涂层，进行原子层沉积工艺。

涂层在导电铁芯和绝缘氧化物壳之间形成了明显的界面。该结构旨在改善介电损耗、抑制涡流并显着增强耐热性和抗氧化性，同时不牺牲CIP的固有磁行为。

涂层CIP@Al2O3粉末显着改善了关键频段的微波吸收。X/Ku频段的有效吸收带宽（定义为大于-10dB的反射损耗）扩大到8.95GHz，远远超过未涂层CIP的性能。最小反射损耗达到-49.84dB，表明具有优异的吸收能力。

这些材料还表现出热弹性。抗氧化温度提高了300°C，即使在500°C下，磁性能（μ'=1.5，μ“=2.2）也保持稳定。在4至18GHz频率范围内，介电损耗提高了80%，这主要是由于铁和铝之间的界面极化2O3层。

这些改进直接归功于均匀、无针孔的原子层沉积涂层，它可以精确控制表面特性并最大限度地减少性能权衡。

增强的CIP@Al2O3复合材料特别适用于雷达吸收和EMI屏蔽。它们的热稳定性和氧化稳定性使复合材料非常适合在极端环境中使用，包括航空航天、国防和汽车系统。

此外，可扩展、可调原子层沉积涂层的潜力为定制材料设计打开了大门，使研究人员能够根据特定的应用要求微调电磁性能。

展望未来，原子层沉积工艺的进一步优化可以产生更好的性能和更广泛的材料兼容性。探索替代涂层材料和测试其他表面工程方法可以进一步增强热和电磁行为。

这项工作强化了精密表面工程在开发用于高频和高温应用的下一代材料中的重要性。

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