双壳层结构Fe_3O_4磁性纳米复合材料的合成以及微波吸收性能

Fe3O4磁性纳米颗粒具有良好的微波吸波性能,但是也有着容易被氧化、吸收频带窄等缺点.以不同粒径的Fe3O4磁性纳米颗粒为核,采用模板法制备了具有双壳层结构的Fe3O4@SiO2@SiO2纳米复合材料.不仅提高了Fe3O4磁性纳米颗粒的稳定性,引入的介电材料还可以实行阻抗匹配,改善材料的吸波性能.     

原位制备核壳结构CoFe2O4@多孔碳球吸波性能研究

CoFe₂O₄具有良好的化学稳定性和磁损耗,可用于制备具有独特结构的电磁波吸收复合材料。在本研究中,通过原位制备将CoFe₂O₄磁性粒子引入中空多孔碳中,制备了具有核壳结构的CoFe₂O₄@碳空心球。本文研究了微观组织与电磁波吸收性能的关系。研究结果表明:通过构建多孔结构并调整多孔碳和CoFe₂O₄的比例,可以有效地协调磁损耗和介电损耗。CoFe₂O₄@多孔碳复合材料的最小吸收在5.8 GHz时达到?29.7 dB。此外,有效吸收带宽为3.7 GHz在厚度为2.5 mm。复合材料的微波吸收性能的提升是由于在材料引入多孔核壳结构和CoFe₂O₄磁性粒子。多孔结构与核壳结构之间的协调有利于提高复合材料衰减系数,并实现良好的阻抗匹配。同时,多孔核–壳结构增强了电磁波在多次散射和反射;并提供了大的固体–空界面和CoFe₂O₄–碳界面来诱导界面极化,增强电磁波极化损耗。此外,CoFe₂O₄磁性粒子的引入增强了自然共振、交换共振和涡流损耗的磁损耗。     

具有中空多壳结构的BaTiO3/TiO2@聚吡咯复合材料的制备及其吸波性能研究

信息时代的迅速发展带来了不可忽视的电磁污染问题,吸波材料在电磁污染、信息安全等领域发挥着重要作用。理想的吸波材料应当具有涂层薄、吸收强、频带宽、机械性能好等优点。BaTiO₃属于传统的介电损耗型吸波材料,拥有较高的介电常数,然而吸收强度低、有效频带窄等缺陷限制了其发展应用。通过材料纳微结构的调整以及成分的复合对BaTiO₃进行改性处理,是提高材料吸波性能的有效方法。本文旨在开发一种吸收强度高、有效频带宽的BaTiO₃基复合吸波材料。以碳质微球为模板,采用次序模板法合成了中空多壳层结构（HoMS）的TiO₂微球,经原位水热将TiO₂转变为BaTiO₃,再通过吡咯蒸气聚合在BaTiO₃/TiO₂ HoMS壳层上包覆聚吡咯（PPy）,成功制备了具有不同壳层数目的复合吸波材料。利用矢量网络分析仪对不同BaTiO₃基复合吸波材料的电磁参数进行测试,分析了不同复合结构对材料吸波性能的影响。研究结果表明,包覆了PPy的BaTiO₃基复合材料表现出更加优异的吸波性能。其中,三壳层BaTiO₃/TiO₂@PPy HoMSs的吸波性能最佳,有效吸收频宽达4.20 GHz,在13.34 GHz处反射损失最小,为?21.8 dB,吸波涂层的最佳匹配厚度仅为1.3 mm。中空多壳层结构不仅能够延长电磁波的传输路径,同时为不同损耗机制材料的复合提供了丰富的调控空间,实现了吸波性能的提高。     

Co3O4/Fe2O3核-壳粒子的制备及光学性能研究

在单分散准球形-αFe2O3纳米颗粒的悬浮液中,在氨碱催化下,CoCl2水解产生的Co(OH)2沉积在-αFe2O3纳米颗粒表面,形成核-壳粒子.经500℃热处理后,壳层物质晶化为立方晶系Co3O4,壳层厚度约为6 nm.不同的氨碱液对核-壳结构产生影响,在1 mol.L-1尿素溶液的催化下,得到均匀的核-壳结构.应用TEM和XRD分析了产物结构,并利用UV-Vis光谱对复合材料的光吸收特性进行了研究.与-αFe2O3纳米颗粒的吸收光谱比较,在光激发下,Co3O4/Fe2O3核-壳粒子光吸收特性发生改变,在可见光区产生新的强吸收峰.     

具有核壳结构球形微粒的电磁波散射与吸收

基于核壳双层结构球形微粒的电磁波散射与吸收理论,对空心核壳、实心核壳的电磁波散射、吸收特性进行分析,讨论了电磁波波长与微粒粒径不同比例下的核壳结构几何参数、物理参数对入射电磁波散射和吸收的影响.     

宽频带超材料微波吸收结构研究

将3D超材料吸波结构和磁性吸波材料相结合使用,对宽频带微波超材料吸收结构进行了设计优化和电磁场仿真研究.利用磁性材料本身的电磁波吸收性能和周期性超材料吸波单元的频率可设计性,并充分考虑了3D渐变单元的电磁场匹配和多次反射吸收的情况,设计了由圆台形单元组成的周期性吸波结构:每个圆台由20层尺寸渐变的金属谐振单元和以羰基铁粉为吸波填充材料的磁性复合层相间堆叠而成.采用电磁仿真软件CST Microwave Studio进行了结构设计以及吸波效果和电磁场分析,结果表明:此结构在4.5 G～18 GHz频率范围内电磁波吸收效果较好,正入射的吸收率大于90%.仿真和分析结果也表明,吸波材料和超材料相结合,在厚度不超过5 mm的情况下,所能够实现的吸波频率的下限约为4 GHz.     

蛋黄-蛋壳结构Fe_3O_4@NC纳米立方体的制备及其吸波性能

以Fe_2O_3纳米立方体为模板剂,通过盐酸多巴胺原位聚合及煅烧处理制备了氮掺杂碳包裹Fe_3O_4(Fe_3O_4@NC)核壳结构立方体,进一步通过控制盐酸蚀刻Fe_3O_4的时间,得到新颖的蛋黄-蛋壳结构Fe_3O_4@NC纳米吸波材料.通过对其形貌、组成、磁性能及电磁特性的表征,讨论了结构对产物吸波性能的影响及该复合体系的吸波机理.结果表明:由于强的自然共振、交换共振、涡流损耗、多重介电弛豫和优异的匹配特性,蛋黄-蛋壳结构Fe_3O_4@NC在2～18 GHz频段展示了优异的低频、高频、宽带、高吸收特性;当匹配厚度为2 mm时,对应有效吸收带宽为4.24 GHz;其最大反射损耗为-22.0 dB(14.38 GHz).此类蛋黄-蛋壳结构Fe_3O_4@NC复合材料在电磁波吸收领域具有广泛的应用研究前景.     

梯度羰基铁/碳纤维增强复合超材料的多尺度结构及超宽频电磁波吸收性能

先进电磁波吸收材料对薄厚度、轻重量、宽频带、强吸收等综合性能提出了更高要求。在此,我们提出了一种具有梯度电磁特性的新型层状台阶吸波超材料。通过在环氧树脂中分散不同含量的羰基铁和碳纤维来获得不同复介电常数和复磁导率的材料。通过对各层材料的电磁参数和几何尺寸实现宽频吸波性能的优化。在相同厚度和相同各层材料电磁参数条件下,平板层状结构在2.0–40 GHz范围内只能实现小于?6 dB的反射损耗,而本文设计的层状台阶超材料实现了小于?10 dB的电磁波吸收。此外,层状台阶超材料在11.2–21.4 GHz和28.5–40 GHz的频率范围反射损耗小于?15 dB。根据实验和仿真结果,本文讨论了多尺度结构协同效应所引起的多种电磁波吸收机制。因此,将多层结构和周期性台阶结构结结合获得新型的梯度吸收超材料,可为宽频电磁吸波材料的设计和研制提供新的思路。     

球形银纳米颗粒及氧化硅/银纳米壳层的消光性能模拟

采用离散偶极近似理论,对球形银纳米颗粒和氧化硅/银纳米壳层在紫外-可见-近红外波段的消光性能进行模拟计算研究.研究结果表明:随着粒径的增加球形银纳米颗粒的偶极消光峰逐渐红移,四极消光峰开始出现且逐步红移,散射作用增强而吸收作用减弱.粒径和核壳比对氧化硅/银纳米壳层的消光性能均有很大影响,随着核壳比增大,主要消光峰发生规律性红移:当核壳比相同时,较大粒径的纳米壳层其消光峰位于较长波长处.当银壳层厚度超银的电子平均自由程时,纳米壳层的消光特征与同粒径银纳米颗粒的完全一致.     

基于传输线理论的电磁波反射系数正交分析研究

分析电磁参数对电磁波反射系数R的影响是电磁波屏蔽吸波研究的热点之一。考虑到影响电磁波反射系数R的因素很多,同时研究多个因素而成为关键点。在前人学者基础上,基于传输线理论,利用正交试验设计进行安排试验,分析研究电磁参数的四个因素以及电磁波频率f、吸波层厚度d六个因素对反射系数的影响。模拟实验结果表面： 对电磁波的反射系数R的影响大小分别为吸波层厚度d、相对复磁导率虚部 、相对复磁导率实部 、相对复介电常数虚部 、电磁波频率f、相对复介电常数实部 ;在X波段区间内,吸波层厚度d对电磁波反射系数具有显著影响,而相对复介电常数实部和虚部、相对复磁导率实部和虚部、电磁波频率产生影响,但不够显著。     

斜入射时网格法在吸波材料吸波机理研究中的应用

通过平面波反射系数公式和传输线理论,给出了电磁波斜入射时单层吸波材料反射系数公式,利用网格法对材料的电磁参数、厚度、频率与总后向反射率的关系,进行了分组讨论与匹配设计,指出低频段材料的外形设计应该根据不同频率点的强吸收特点采取厚度渐变式.     

多层介质中平面电磁波传播特征

为了解多层介质中平面波传播特征,首先借助多层介质中任意介质层内电磁波的场方程以及电磁场的边界条件,推导出多层介质的反射系数和透射系数.然后选取任意相邻3层介质,模拟出各层中电磁波的行波,由此总结出其中电磁波传播特征.最后选取相邻3层介质,分别模拟出四分之一波长匹配层和半波长介质窗,观察到其主要特征.模拟结果能极大地帮助认识多层介质中平面波传播特征,从而更好地对其加以利用.     

电磁介质层低反射研究

对于电磁参数不一致的非均匀电磁波吸收层,导出了波动方程及层表面无反射的条件,确立了这种吸收层的电磁参数分布,给出了有金属衬底的吸波介质层的反射系数,研究了其频率特性．     

Synthesis of CuS nanoparticles decorated Ti_3C_2T_x MXene with enhanced microwave absorption performance

MXene,a novel two-dimensional (2D) multi-layer material,has drawn unusual interest as the microwave absorbers for electromagnetic energy attenuation.Synthetic MXene-based heterostructure composites via optimizing structure is an effective strategy to endow MXene materials with high-performance microwave absorption.This study reports the fabrication and investigation of the microwave absorption performance of a sandwich-like CuS/Ti_3C_2T_xMXene composites prepared by loading CuS nanoparticles onto 2D Ti_3C_2T_xvia a solvothermal method.The morphology and electromagnetic absorption properties of this composite were investigated and the results demonstrated that the CuS/Ti_3C_2T_xcomposite with a heterolayered architecture displayed superior microwave absorption ability.With a 35 wt%filler loading in the paraffin matrix,the minimum reflection loss value reached-45.3 dB at a frequency of 7.3 GHz and the effective absorption bandwidth achieved a value as high as 5.2 GHz with a thickness of 2.0 mm.The enhanced microwave absorption performances can be ascribed to the cooperation of the conductive network,interface polarization,dipole polarization,multiple reflection and scattering.Therefore,the synthesized CuS/Ti_3C_2T_xMXene composites offer an efficient foundation for the design and utilization of other lightweight microwave absorbers.     

钼-钴氧化物中空纳米球/石墨烯复合结构的制备及其电磁性能

利用溶剂热结合煅烧法合成了空心球状的四氧化三钴和钼酸钴的复合氧化物纳米材料（Co₃O₄-CoMoO₄）,将其作为磁损耗材料,与石墨烯复合后进行了电磁性能测试,结果显示:复合后的材料具有更好的电磁波吸收能力,在2 mm时最小反射损耗值为?23.45 dB;吸收带宽为2.55 GHz;其有望成为一类具有“薄、强、轻、宽”优异特性的新型吸波材料．      

平面电磁波在多层平板介质中的传播特性研究

从电磁场的边界条件和三层平板介质中平面电磁波的传播特性出发,运用数学推理的方法,对多层平板介质中平面电磁波的传播特性进行了分析,得到了各层平板介质问反射系数和透射系数的一般公式,并用等效波阻抗法求出了透射系数。     

水平层状介质中任意方向磁偶极子的电磁场分布

给出一种将水平层状介质中的任意方向磁偶极子分解成水平磁偶极子(HMD)和垂直磁偶极子(VMD)，并分解VMD和HMD产生的波为TE波和TM波的方法．通过研究TE波和TM波在各层介质中的反射和透射规律，导出一种确定各介质层中波场的递推公式，从而得到了任意介质中满足各层界面边界条件的含有Bessel函数积分形式的电磁场解析表达式．     

非均匀等离子体覆盖金属目标的隐身性能分析

分析了非均匀冷等离子体覆盖金属目标的隐身性能。通过研究电磁波在多层媒质中的传播规律,建立广义反射系数公式,基于此公式,将非均匀冷等离子体均分成多层,每层可看作密度均匀分布,采用递推迭代的方法可得到从等离子体覆盖金属目标反射回来的电磁波,进而分析其回波损耗。数值结果表明,等离子体碰撞频率、厚度及密度是影响目标隐身的主要因素,增大碰撞频率、增加厚度可增大频段内的电磁波衰减,增加线性分布等离子体密度的最大值,能改善电磁波的最大衰减并提高有用衰减频段的中心频率。因此,统一优化等离子体覆盖物的相关参数,可以实现金属目标的最佳隐身效果。