相共存（1-x）Eu?Fe?O?? – (x)La?.5Nd?.5FeO?石榴石-钙钛矿复合材料：关于带隙工程、磁矫顽力增强及微波性能的研究

《Journal of Alloys and Compounds》：Phase-Coexistent (1-x)Eu 3Fe 5O 12 – (x)La 0.5Nd 0.5FeO 3 Garnet-Perovskite Composites: A Study on Band Gap Engineering, Enhanced Magnetic Coercivity, and Microwave Performance

基于溶胶-凝胶自燃烧法合成(1-x)Eu3Fe5O12-xLa0.5Nd0.5FeO3复合材料，研究其结构、光学、磁性和微波吸收性能。XRD显示相共存与晶格重构，带隙从3.76eV调至3.44eV，磁性随掺杂由软铁磁转变为顺磁，微波反射损失达-36.35dB，带宽宽，适用于电磁屏蔽和雷达隐身技术。

　　在现代材料科学的快速发展中，多功能复合材料因其在结构、光学、磁性和微波吸收等方面的优异性能而受到广泛关注。这些材料在先进科技应用中展现出巨大潜力，特别是在电磁干扰（EMI）屏蔽、雷达隐身技术和多用途磁光器件等领域。近期，研究人员对一种由（1-x）Eu?Fe?O??（Europium Iron Garnet，简称EIG）和（x）La?.?Nd?.5FeO?（Lanthanum Neodymium Iron Perovskite，简称LNF）组成的复合体系进行了深入研究。通过溶胶-凝胶自燃烧法合成的这些材料，不仅在结构上表现出相共存的特性，还在光学、磁性和微波吸收性能上展现出显著的变化趋势，为设计具有可调性能的复合材料提供了新的思路。

EIG是一种典型的稀土石榴石铁氧体，具有高矫顽力、良好的热稳定性和低磁损耗等特性，使其在微波和自旋电子学应用中具有独特优势。而LNF则属于钙钛矿氧化物体系，因其狭窄的带隙、可调的介电性能和反铁磁序而被广泛研究，适用于光催化、传感器和磁电材料等领域。这两种材料在各自领域中都表现出优异的性能，但它们之间的结合则为多功能复合材料的设计开辟了新的可能性。研究发现，随着LNF含量的增加，EIG的晶体结构会发生系统性的变化，这不仅影响了材料的物理性质，还对其在电磁波吸收中的表现产生了深远影响。

在结构分析方面，X射线衍射（XRD）结果显示，这些复合材料中同时存在立方石榴石和正交钙钛矿相。这种相共存现象是由于LNF含量的增加所引起的晶格畸变。研究还表明，随着LNF比例的上升，材料的晶格参数会发生变化，而这种变化进一步影响了其结构特性。例如，在x = 0.75时，材料表现出较高的矫顽力，达到2410.44奥斯特（Oe），显示出其在磁性方面的优势。此外，材料的晶胞体积也随着LNF含量的增加而发生改变，这可能与晶格畸变和相间相互作用有关。

在光学性能方面，研究发现这些复合材料具有可调的直接带隙。随着LNF含量的增加，带隙从3.76电子伏特（eV）逐渐减小至3.44电子伏特，这种带隙的变化趋势使其在可见光波段的应用中表现出色。例如，这种带隙的缩小有助于提高材料在光催化和光电子器件中的性能，因为它可以增强对可见光的吸收能力。此外，材料的光学特性还受到晶格结构和电子分布的影响，进一步说明了结构优化对光学性能的重要性。

在磁性方面，这些复合材料表现出从软铁磁性向顺磁性转变的趋势。当x = 0.00时，材料主要呈现EIG的软铁磁特性，而随着LNF含量的增加，其磁性逐渐减弱，最终在x = 1.00时表现出顺磁性。这种转变可能与晶格畸变和磁性相互作用的变化有关。值得注意的是，在x = 0.75时，材料表现出最高的矫顽力，这表明其在磁性方面具有显著的增强效应。此外，材料的磁滞回线测量结果表明，其剩磁和饱和磁化强度也随着LNF含量的增加而发生变化，进一步说明了材料磁性性能的可调性。

在微波吸收方面，这些复合材料表现出优异的反射损耗（RL）和宽广的吸收带宽。其中，x = 0.75时的材料在微波频率范围内展现出最低的反射损耗，达到?36.35分贝（dB），并且其?10 dB吸收带宽非常宽，这表明其在电磁波吸收方面的性能非常出色。这种性能的提升可能与材料的结构优化、晶格畸变和介电机制的变化有关。研究还表明，这些材料在微波吸收中的表现与其磁性、光学和结构特性密切相关，进一步强调了多功能复合材料设计的重要性。

此外，材料的微波吸收性能还受到其组成和微观结构的影响。例如，通过溶胶-凝胶自燃烧法合成的这些材料，其微观结构表现出良好的均匀性和致密性，这有助于提高微波吸收效率。同时，材料的表面形貌和粒径分布也对其微波吸收性能产生影响，因为这些因素可以改变材料的电磁特性。因此，研究这些材料的微波吸收性能不仅需要考虑其组成，还需要关注其微观结构的优化。

综上所述，这些（1-x）Eu?Fe?O?? - (x)La?.?Nd?.5FeO?复合材料在结构、光学、磁性和微波吸收性能方面都表现出显著的变化趋势。这种变化趋势不仅与LNF含量的增加有关，还受到晶格结构、电子分布和磁性相互作用的影响。因此，这些材料在先进科技应用中展现出巨大的潜力，特别是在电磁干扰屏蔽、雷达隐身技术和多用途磁光器件等领域。未来的研究可以进一步探索这些材料的组成和结构优化，以提高其在实际应用中的性能。