Fe93.5Si6.5자성분말/에폭시 복합재 필름의 고주파 특성

Abstract

<TEX>$Fe_{93.5}Si_{6.5}$</TEX> 분말/에폭시 복합재 필름은 열경화과정을 이용하여 준비되었다. 자성분말/에폭시 복합재의 구조와 전자기적 특성 및 전자파 흡수특성을 분석하기 위하여 주사전자현미경(scanning electron microscpoe, SEM), 시료진동형 자력계(vibrating sample magnetometer, VSM), 네트워크 어날라이져(network analyzer) 등을 이용하였다. 분석결과, 포화자속밀도는 복합재 내의 <TEX>$Fe_{93.5}Si_{6.5}$</TEX> 분말이 차지하는 양에 의존하며, 이는 초기투자율에 영향을 미친다. 결과적으로 1 GHz 이상의 주파수에서는 와전류 손실(eddy current loss)이 주요한 인자이며, 자성분말/에폭시 복합재의 공명주파수(resonance frequency)는 복합재 내의 <TEX>$Fe_{93.5}Si_{6.5}$</TEX> 분말의 양이 증가함에 따라 감소한다. 반사손실(reflection loss)은 자성분말/에폭시 복합재의 투자율(permeability)과 유전율(permittivity)로부터 계산에 의해 구해진다. 50 wt% <TEX>$Fe_{93.5}Si_{6.5}$</TEX> 분말의 양과 5 mm 두께를 가진 자성분말/에폭시 복합재는 3.66 GHz와 4.16 GHz 사이에서 -20 dB 이하의 값을 보인다. 따라서 Fe-Si/에폭시 박형 복합재는 마이크로파 흡수체로서 좋은 후보물질이 될 수 있을 것으로 판단된다. Composites of <TEX>$Fe_{93.5}Si_{6.5}$</TEX> powder and epoxy were prepared using a thermal curing process. Scanning electron microscope (SEM), vibrating sample magnetometer (VSM) and network analyzer were used to analyze the structure, electromagnetic properties and microwave absorption of the composites. Results show that the saturation magnetization depends on the fraction of the <TEX>$Fe_{93.5}Si_{6.5}$</TEX> powder in the composite, which affects initial permeability. It is believed that the eddy current loss is a dominant factor over 1 GHz and that the resonance frequency of the composite decreases with increasing fractions of <TEX>$Fe_{93.5}Si_{6.5}$</TEX> powder. Finally, reflection loss was calculated from the permeability and permittivity of these composites. Composite with 50 wt.% <TEX>$Fe_{93.5}Si_{6.5}$</TEX> powder fractions and 5 mm thickness showed reflection loss below -20 dB from 3.66 GHz to 4.16 GHz. Therefore, it is believed that thin Fe-Si/epoxy composites may be a good candidate for microwave absorption application.