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。     

石墨化与孔隙率对ZIF-8衍生N掺杂多孔碳微波吸收特性的增强机制调控研究

随着无线通信技术的普及，电磁污染等问题日益严重。因此，迫切需要开发高效的微波吸收剂来避免电磁污染。在众多微波吸收剂中，多孔碳基材料由于具有密度低、介电损耗高等优点得到了研究人员的青睐。然而，多孔碳基材料石墨化程度和多孔结构对介电常数的影响以及内在竞争机制目前尚不明确。本文旨在利用Zn的低沸点性质，在不同温度下对ZIF-8 (Zn)进行炭化，制备多孔N掺杂碳，并对其微波吸收性能进行研究。结果表明，多孔N掺杂碳继承了ZIF-8前驱体的高孔隙率。随着炭化温度的升高，Zn和N元素含量降低；石墨化程度提高；比表面积和孔隙率先增大后减小。当炭化温度为1000℃时，多孔N掺杂碳具有最优异的微波吸收性能。当厚度为1.29 mm时，最小反射损耗在16.95 GHz时达到了?50.57 dB，有效吸收带宽为4.17 GHz。微波吸收提高的机理是石墨化和孔隙率以及N掺杂剂的竞争，使其具有较高的介电损耗能力和良好的阻抗匹配。同时，多孔结构延长了微波与多孔碳的接触路径，提高了微波与多孔碳的接触面积，提高了界面极化和改善了材料的阻抗。此外，N掺杂能诱发电子极化和缺陷极化。这些结果为通过调节石墨化和孔隙率来制备轻量化碳基微波吸收剂提供了新的思路。     

纳米Fe3O4/PANI复合体系的微波电磁特性研究

用原位化学反应生成法制备了纳米Fe3O4/PANI复合材料,研究了样品在2~18 GHz范围的微波电磁特性与吸收性能以及复合材料组分对电导率、密度的影响.结果表明,Fe3O4颗粒尺寸约12.7 nm,Fe3O4在复合体系中的质量分数为35%左右时,电导率最大,密度相对较低,微波吸收率最高,吸收峰值为-21 dB,-10 dB频宽大于4 GHz,样品同时具有电损耗和磁损耗.可见,通过优化设计,纳米Fe3O4/PANI复合体系可以成为一种性能优良的微波吸收材料.     

回收利用煤气化残渣制备新型微Fe/C复合微波吸收材料

在全球能源结构转型的背景下,煤气化技术展现出广阔应用前景,但其副产品煤气化残渣（CGR）仍未得到有效的回收利用。煤气化残渣含有丰富的碳成分,因此可以考虑作为碳基载体应用于微波吸收领域。在本研究中,通过浸渍Fe3+和还原反应制备了Fe/CGR复合微波吸收材料,并研究了磁性组分Fe的负载量对复合材料形貌和电磁性能的影响。此外,调整硝酸铁溶液的浓度,可以合理调控Fe/CGR复合材料的磁性成分负载量及其表面结构形貌。从扫描电镜照片可以看到Fe颗粒均匀地嵌入在CGR基体上,有效增加了复合材料的界面,进而增强了界面极化,进一步提高了复合材料的微波吸收性能。当Fe3+浓度为1.0 mol/L时,Fe/CGR复合材料表现出了优异的吸波性能,在涂覆厚度为2.5 mm时,最小反射损耗值可达?39.3 dB,当涂覆厚度为1.5 mm时对应的有效吸收带宽高达到4.1 GHz。本研究最终获得了兼具阻抗匹配和吸波性能的材料简易制备工艺与资源回收利用方法,所制备的Fe/CGR复合吸波材料不仅提升了CGR的回收率,而且也为微波吸收材料的合成开辟了一条新途径。     

新型球磨辅助化学沉淀–煅烧法制备电磁吸波性能优异的Co@CuFe2O4复合材料

为解决日益增长的电磁辐射危害,利用球磨辅助化学沉淀-煅烧法制备了较低材料厚度下具有优异阻抗匹配性质的Co@CuFe₂O₄吸波剂。由于扁平状Co片与大量CuFe₂O₄粒子充分接触,所制备复合材料具有很好的界面极化能力。除了片状Co能提供优异的涡流损耗以外,偶极极化、电荷跃迁与传导、结构散射等同样有助于复合材料宽频吸波的实现。材料厚度仅为1.8 mm时,最大微波吸收损耗在频率为12.93 GHz处可达到?35.56 dB,且最宽的有效吸波带宽可在材料厚度为1.72 mm时达到6.74 GHz。文中所报道的制备方法可作为性能优异的电磁吸波剂的研制提供一种新型途径。     

铁氧体和碳纤维双层复合材料吸波性能研究

使用溶胶凝胶法制备了M型六角铁氧体,测量了铁氧体和短切碳纤维复合材料在Ku波段的电磁参数,并根据电磁参数设计了双层吸波材料.结果表明:M型铁氧体复合材料的介电损耗和磁损耗都比较小,而短切碳纤维复合材料具有较高的介电损耗;内外层材料相同但厚度不同的双层复合材料表现出不同的微波吸收特性,其中,内层为M型铁氧体复合材料、外层为碳纤维复合材料、层厚分别为1.5 mm和0.5 mm的双层复合材料,表现出优良的微波吸收性能,反射率在-10 dB以下的有效带宽覆盖了整个Ku波段,最大吸收位于15.3 GHz处,反射率约为23.0 dB.     

纳米La0.8Ba0.2MnO3/Ni粉复合体系的微波吸收性能

采用溶胶-凝胶法制备La0.8Ba0.2MnO3 粉体,并与纳米Ni 粉按不同质量比复合,制得复合材料样品.测量样品在2～18 GHz 频率范围内的复介电常数、复磁导率并计算微波反射系数,分析不同组分对材料微波吸收性能的影响及其可能的吸收机制.研究结果表明复合体系比单一组分样品具有更好的吸收效果;当La0.8Ba0.2MnO3含量为62.5%时,材料微波吸收效果最佳;当样品厚度为2 mm 时,大于10 dB 的吸收频宽达到3.6 GHz,最大吸收峰值为24 dB;当样品厚度为1.8 mm 时,大于10 dB 的吸收频宽达到3.3 GHz,最大吸收峰值为44 dB;LaMnO3在A 位掺杂Ba2 ,其电磁性能将发生变化,再与磁性纳米Ni 粉复合,介电损耗和磁损耗的综合作用能使体系的微波吸收效能显著加强.     

W型Ba_(1-x)La_xCo_2Fe_(16)O_(27)的微波吸收性能

用溶胶-凝胶法制备镧掺杂W型钡铁氧体Ba1-xLaxCo2Fe16O27（x=0,0．1,0．2,0-3）样品。用XRD和SEM对样品的晶体结构、表面形貌、粒径进行表征,用微波矢量网络分析仪测试该样品在2-18GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率,根据测量数据计算电磁损耗角正切及得出微波反射率与频率的关系,探讨该材料的微波吸收性能与电磁损耗机理。研究结果表明：适量稀土镧掺杂能改善微波吸收性能,在x=0．2时,样品微波吸收效果最好;当样品厚度为1．90mm及x=0．2时,吸收峰值为16．2dB,10dB以上频带宽度达4．0GHz样品的微波吸收来自磁损耗和介电损耗的共同作用,磁损耗更为显著。     

具有疏水、隔热和微波吸收性能的多功能Mo2C修饰的rGO气凝胶

还原氧化石墨烯（rGO）气凝胶因其丰富的导电网络和复杂的内部微观结构,以及与其他电磁衰减组分的良好兼容性,可以用作高效微波吸收材料,以缓解日益严重的电磁污染问题。然而,rGO气凝胶损耗单一,无法在自由空间中产生匹配良好的特性阻抗,使得电磁波难以在材料内部发生有效衰减。本文旨在开发一种具有多功能特性的Mo₂C修饰rGO气凝胶复合材料作为高效微波吸收材料。本文通过水热组装、冷冻干燥和高温热解过程,制备了Mo₂C纳米颗粒修饰的rGO气凝胶复合材料,研究了组成变化对复合材料形貌、结构和性能的影响。结果表明,当Mo₂C/rGO气凝胶质量填充为9%时,在7.3 GHz处最小反射损耗值可达到?63.3 dB,最大有效吸收带宽为5.1 GHz。优异吸波性能主要来自于Mo₂C纳米颗粒带来的衰减能力和阻抗匹配之间的良好平衡,尽管相对复介电常数随着Mo₂C负载的增加而逐渐减小导致介电损耗下降,但Mo₂C优化了电磁波入射界面处的阻抗匹配特性。引入Mo₂C纳米颗粒后,rGO气凝胶的疏水性和隔热性也得到了有效改善。本文中Mo₂C纳米颗粒对多功能特性的积极影响增强了Mo₂C/rGO气凝胶的环境适用性,使其成为多功能高性能微波吸收材料的候选材料。     

聚吡咯纳米线/石墨烯复合材料的电磁波吸收特性

利用简单的低温聚合方法合成了聚吡咯纳米线/石墨烯(PPy/G)纳米复合材料,它们可以作为轻质的电磁波吸收剂.扫描电镜图表明,PPy纳米线的长度为数微米,与石墨烯之间存在较好的接触界面.该复合材料在厚度2.0–5.0?mm范围内,所有的最小反射损耗值均低于–20.0dB.例如,当复合材料的厚度为3.0?mm、频率为11.28GHz时,最小的反射损耗为–38.9dB;当厚度为3.5?mm、频率为9.36GHz时,最小的反射损耗为–39.1dB,远优于PPy纳米线和之前报道的石墨烯复合材料.此外,PPy/G纳米复合材料在基质中的添加量仅为5wt%,低于之前报道的石墨烯复合纳米材料.这种增强的电磁波吸收特性可以由复合材料间的界面极化以及1/4波长匹配模型来解释.本文的研究结果可以为轻质电磁波吸收材料的实际应用提供参考.     

利用频率选择表面提高镀银生物多孔碳的微波吸收性能

多孔碳（PC）因其重量轻、比表面积大、表面缺陷多等特点，成为一种具有应用前景的吸波材料，然而电导率和石墨化程度低的缺点限制了其性能的提高。本研究利用杉木作为生物碳模板，采用一步水热合成法制备了镀银多孔碳（Ag@PC）材料，并对其物相组成、显微结构和电磁吸波性能进行了研究。结果表明，金属银被成功地从溶液中还原出来，并以Ag颗粒的形式均匀分布在多孔碳表面和孔洞内部。金属Ag的存在不仅提高了多孔碳的电导率，同时促进了无定型碳的石墨化过程。乙烯吡咯烷酮（PVP）的加入抑制了晶体的结晶形核的过程，起到了细化Ag颗粒粒径的作用。然而，由于形成了更连续的导电网络，未添加PVP的Ag@PC复合材料表现出更高的介电常数和更强的电磁波耗散能力。将Ag@PC与频率选择表面（FSS）复合后，其吸波性能得到了进一步的提高，在频段8.20–11.75 GHz范围内材料的反射损耗值低于?10 dB，反射损耗最小值达到了?22.5 dB。由此可见，利用金属Ag颗粒与FSS相结合是增强多孔碳材料电磁波吸收能力的有效途径。     

In/C六边形纳米棒和石墨烯纳米片复合物的电磁波吸收性能研究

近年来,随着智能电子设备和高频无线通信技术的高速发展,电磁波辐射和污染问题受到越来越多的关注。如何消除电磁波辐射和污染已经成为当代研究的热点问题之一。电磁波吸收是解决电磁波辐射和污染的有效手段之一。金属有机骨架由于其密度低、机构新颖以及易制备等优点有利于电磁波吸收而被广泛地研究。在本文中,通过低温(450°C)热解金属铟有机骨架获得金属铟纳米颗粒/多孔碳(In/C)六边形纳米棒复合物。由于低的热解温度,使得In/C纳米棒电导率较低,从而导致对电磁波的介电损耗低。因此,为了提高In/C纳米棒的电导率,通过引入高电导率的石墨烯(graphene, Gr)纳米片来调节In/C纳米棒的电磁波吸收性能。研究结果表明,Gr纳米片的引入可以有效地改善In/C纳米棒的电磁参数,从而实现对电磁波的高效吸收。在1.30 mm厚度下,In/C-Gr-4复合材料对电磁波的最小反射损耗可以达到-43.7 dB。当厚度减小到1.14 mm时,In/C-Gr-4复合材料的最小反射损耗仍高达-39.3 dB,并且有效吸收带宽为3.7 GHz (从14.3到18.0 GHz)。因此,本工作表明In/C-Gr-4复合材料具有优异的电磁波吸收性能(即薄厚度下高的反射损耗和宽的有效吸收带宽)。     

非晶态CNTs修饰PyC超轻宽频吸波材料

对于吸波材料来说,特定频率下材料对电磁波的吸收值不断突破,但提高整个波段吸收性能仍是挑战。本文采用模板法合成了三维多孔热解碳(PyC)泡沫基体,在其表面原位生长非晶态碳纳米管(CNTs),获得密度为22.0 mg·cm?3的超轻CNTs/PyC泡沫。原位生长的非晶CNTs在基体内部分布均匀,获得丰富的界面和适中的电导率,可满足阻抗匹配要求,并且通过调控催化生长时间增强了复合材料的界面极化和电导损耗。当电磁波进入CNTs/PyC泡沫材料的内部孔道时,界面极化损耗、电导损耗和多重反射机制可协同衰减电磁波能量。获得的CNTs/PyC泡沫对电磁波的最小反射率为?29.6 dB,在整个X波段的反射率均低于?13.3 dB。研究结果为X波段内超轻、宽频强吸波材料的研究提供了思路。     

Bi1-xLaxFeO3多铁体系的微波吸收性能

采用溶胶-凝胶法制备Bi1-xLaxFeO3(x=0,0.05,0.10,0.15)粉晶样品,用X线衍射仪表征样品的晶体结构,用扫描电镜观察样品的颗粒形貌与尺寸,用微波矢量网络分析仪测试样品在2～18 GHz微波频率范围内的复介电常数、复磁导率,并计算损耗角正切及微波反射率.研究结果表明:Bi1-xLaxFeO3晶体结构为钙钛矿型,颗粒形貌为直径约200nm、长度约700nm的不规则短棒状;La的A位掺杂有利于提高体系的微波吸收性能;当样品厚度为2.6 mm,x=0.10时,吸收峰值为27.7 dB,小于-10 dB吸收带宽为3.4 GHz,该材料的电磁损耗来自介电损耗和磁损耗,但介电损耗较大.     

通过物相和形貌演变提升多级结构CF@NiO/Ni复合材料的吸波性能

轻质和高效的碳基微波吸收剂在解决日益严重的电磁污染方面具有重要意义。为了解决单一碳纤维材料阻抗匹配差和损耗机制单一的缺点,本文采用水热法和退火处理方法,在碳纤维上原位制备了具有可调控物相和形貌的多级结构NiO/Ni纳米片阵列。结果表明,随着退火温度的增加,NiO/Ni体系中金属Ni的含量增加不仅增强了磁损耗同时也改善了阻抗匹配。另外,NiO/Ni纳米片呈现出明显的多孔结构。NiO/Ni、NiO/C、 Ni/C丰富的界面结构有助于极化损耗的增强。得益于三维导电网络、多级异质结构、强偶极子/界面极化、多重散射和良好的阻抗匹配等优点,最佳样品CF@NiO/Ni-500仅在3wt%填充量下,最小反射损耗达到-43.9 dB,有效的吸收带宽高达5.64 GHz。此外,雷达散射截面的仿真结果表明CF@NiO/Ni复合涂层能够有效抑制电磁波散射。本研究不仅丰富了碳纤维基吸波材料的结构设计与调控研究,也为碳基吸波材料的轻质宽频研究提供了新思路。     

兼具铁磁性的导电聚苯胺复合物电磁参数及吸波性能的研究

制备了两种磁性材料与聚苯胺合成的复合物,采用3cm波导式测量线在8～14GHz频率范围内．用多点拟合的实验和计算方法对这类复合聚苯胺的电磁参数及微波吸收特性参数进行了测量．实验结果表明,复合聚苯胺在吸收剂中的浓度对电磁参数及吸波性能的影响很大．对Mn-Zn铁氧体复合聚苯胺,当浓度为0．23g／cm^2时,其平均衰减为14．767dB,最大衰减为40．260dB,衰减为10dB时的频宽可达3．6GHz,是一种性能优良的微波吸收材料。     

镍钴合金/碳纳米管纳米复合材料的制备及其催化性能研究

本文以磁性碳纳米复合材料为研究基础,通过较为简易的化学工艺过程制备出稳定、高效的高氮掺杂、高饱和磁化强度的磁性镍钴合金/碳纳米管纳米复合材料(NiCo/BCNTs)。利用其作为催化剂,对4-硝基酚(4-NP)的催化加氢性能进行了详细研究,并初步研究了其催化反应机理。由于NiCo/BCNTs具有优良的顺磁性,利用外部磁场,NiCo/BCNTs可以方便快速地从液相催化还原体系中分离出来,为产物4氨基酚(4-AP)的提纯和催化剂的回收再利用提供了一种低成本的途径。催化循环实验显示,在循环使用10个周期后仍然保持94%的活性。     

MOFs衍生的复合材料电磁微波吸收性能研究进展

由于具有质量轻、比表面积高以及独特的多孔结构等特点,金属有机框架(metal organic frames,简称MOFs)材料被认为是潜在理想的功能纳米材料.通过改变金属离子、有机配体和合成方法,可以构建多种MOFs,由此衍生的复合材料广泛应用于电磁微波吸收领域.该文概述MOFs衍生的复合材料电磁微波吸收性能的研究进展,并展望提高MOFs衍生的复合材料电磁微波吸收性能的新途径.     

碳包覆NiO@Ni纳米复合物微波吸收性能研究

由于微波吸收材料在军事和民间的广泛应用,近年来微波吸收研究受到人们广泛地关注。本文成功合成了具有核壳结构的NiO@Ni@C纳米复合物。利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和矢量网络分析仪研究NiO@Ni@C纳米复合物的晶体结构、形貌以及微波吸收性能。结果表明:碳均匀的包覆在磁性纳米颗粒NiO@Ni的表面。在微波频率在1~18 GHz范围内研究了NiO@Ni@C纳米复合物的微波吸收性能。NiO@Ni@C 2/1具有优异的微波吸收性能,微波吸收性能明显好于NiO@Ni@C 1/2和NiO@Ni@C 1/1。在微波频率为6.1 GHz,厚度为3.76 mm时,NiO@Ni@C 2/1的最小RL值可以达到-52.0 d B。在厚度为2.5 mm时,RL值低于-10 d B的吸收频宽为3.2 GHz(微波频率从8.3到11.5 GHz)。     

羰基铁粉形貌对吸波性能的影响

由于羰基铁粉具有温度稳定性好、吸收频带宽、可设计性强等优点,从而得到了广泛的研究与应用。对两种参数基本一致,但形貌各异的羰基铁粉(球状和树枝状)进行了电磁吸波性能测试,用以研究形貌对羰基铁粉电磁吸波性能的影响。实验结果表明,形貌对羰基铁粉的电磁吸波性能有非常大的影响。相比于球状羰基铁粉,树枝状羰基铁粉的最大反射损耗增加了94%,达到-47.14dB。同时,对应于最大反射损耗的频率从球状羰基铁粉的11.88GHz移动到树枝状羰基铁粉的6.44GHz。这是因为树枝状形貌有利于形成不连续网络、增加对入射微波的漫反射、还可以带来更多的界面电荷极化,从而增强对电磁波的吸收强度。此外,本研究表明各向异性结构是提高介电常数和介电损耗获得轻质宽带吸波剂的有效途径。