MOFs衍生碳基复合吸波材料的研究进展

电磁吸波材料对于防护电磁辐射危害是极为有效的一种手段,吸波材料所具有的吸波性能对军用和民用都有重大意义。Metal-organic frameworks(MOFs)衍生碳基复合材料是一种新型吸波材料,具有合成工艺简单、热稳定性好、比表面积大、孔隙率高等优点。本文简要介绍电磁吸波机理,综述碳基复合吸波材料研究现状,分析MOFs衍生碳基复合材料在电磁吸波领域研究进展,展望MOFs衍生碳基复合吸波材料未来发展前景。     

聚吡咯与石墨烯复合吸波材料的研究进展

为分析聚吡咯与石墨烯复合吸波材料的研究现状,首先阐述聚吡咯与石墨烯复合吸波材料的制备方法,介绍聚吡咯与石墨烯复合吸波材料的吸波机理,以及评价其吸波性能的重要电磁参数。然后分析影响聚吡咯与石墨烯复合吸波材料吸波性能的因素,系统归纳聚吡咯与石墨烯复合吸波材料的近期研究进展。最后对聚吡咯与石墨烯复合吸波材料的未来发展进行展望,提出两个发展方向。     

石墨烯/磁性颗粒复合吸波材料的研究进展

石墨烯具有独特的二维材料性质,单以石墨烯作为功能粒子制备的吸波材料,吸波性能未达到预期值。为了开发"薄、轻、宽、强"的吸波材料,将不同磁性材料与石墨烯复合,可以改善单一石墨烯吸波材料的缺陷。分析了目前不同石墨烯/磁性颗粒复合吸波材料的吸波性能,主要介绍了石墨烯/磁性颗粒复合吸波材料的国内外最新研究进展,探讨了石墨烯/磁性颗粒复合材料的研究趋势。     

碳系电磁屏蔽材料的研究进展

随着电磁波的广泛应用,电磁污染已成为除空气、水、噪声污染外的第4类污染,故电磁防护非常重要。电磁防护材料主要分为吸波材料和屏蔽材料,吸波材料以损耗为主使电磁波衰减,屏蔽材料以反射、吸收和多次内反射等方式使电磁波衰减。碳系材料以其优良的导电性在电磁屏蔽家族中扮演着重要的角色,碳系材料包括石墨、膨胀石墨、石墨纳米片、碳纳米管和石墨烯等。碳系屏蔽材料可作为导电填料,提高聚合物的导电性。通过晶格掺杂可使碳晶格中产生更多缺陷,导电性提高,从而提高屏蔽效能。碳系屏蔽材料与其他材料复合可通过提高导电性或增加磁损耗,使屏蔽效能增加。将碳系屏蔽材料通过浸润或涂覆的方式负载到织物上,可制备电磁屏蔽织物。本文针对碳系屏蔽材料的现状进行综述,简要介绍了碳系屏蔽材料的制备方法,重点阐述了其通过晶格掺杂和材料复合提高屏蔽性能,最后总结了其在纺织方面的应用。     

导电聚合物基吸波材料的研究进展

导电聚合物复合材料是一种很有前途的电磁波吸收材料,具有低密度、高性能的优点。文章介绍总结了导电聚合物复合吸波材料的最新研究进展,包括与无机材料、有机材料,可调谐化学复合,并对导电聚合物复合吸波材料的发展方向做出展望。     

三维石墨烯多孔复合材料的吸波性能及研究进展

新型吸波剂对于雷达隐身和人体防护具有重要意义,石墨烯作为新型碳材料,因其密度小、导电性好、比表面积大等优良特性被认为在吸波领域具有良好的发展前景。但石墨烯的阻抗匹配较差且容易发生团聚,所以不宜单独作为吸波剂使用。为更加充分地发挥石墨烯的性能优势,将其与其他导电聚合物或磁性材料等复合,是增强吸波能力的一种有效途径。此外,将二维结构的石墨烯改造成三维多孔结构,不仅能达到良好的吸波效果,还能使材料更加轻质柔韧,填充量更低。首先,探讨了三维石墨烯材料的制备方法;其次,论述了三维石墨烯/聚苯胺吸波材料、三维石墨烯/聚吡咯吸波材料、三维磁性石墨烯吸波材料、三维石墨烯其他复合材料的研究进展;最后,总结了三维石墨烯吸波材料面临的问题及今后的发展方向。     

二维碳化物Ti_3C_2T_x/磁性材料复合吸波材料研究进展

二维过渡金属碳化合物Ti_3C_2T_x,具有优异的介电性能和独特的层状结构,通过介电损耗可实现较好的高频微波吸收性能。引入磁性材料增加磁损耗机制,双重损耗机制有望获得优异的吸波性能且拓宽吸波频带。文章介绍了Ti_3C_2T_x和磁性材料的电磁性能及吸波机制,分析了Ti_3C_2T_x分别与铁氧体、磁性金属颗粒及其合金和Ti_3C_2T_x/磁性材料衍生物复合的吸波性能及电磁波衰减机制。分析表明,Ti_3C_2T_x与磁性材料复合,其综合吸波性能要优于单一组分,且可以通过改变负载量来调整吸波强度和带宽,为制备低频下吸收强度高的吸波材料提供研究方向。     

Fe/C多孔碳材料制备及其涂层棉织物的吸波性能

为提高涂层棉织物的吸波性能,采用溶液混合法制备磁性金属有机框架(Fe-MOF),通过高温热解制备Fe/C多孔碳材料,以聚丙烯酸酯为黏合剂,将Fe/C多孔碳材料复合在棉织物上制备柔性纺织复合材料。借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁力计与热重分析仪分别对Fe/C多孔碳材料的结构、微观形貌、磁性能进行表征与测试,使用矢量网络分析仪对Fe/C多孔碳材料和涂层棉织物的吸波性能进行分析。结果表明：在频率为4.6 GHz时,Fe/C多孔碳材料的反射损耗值最小为-60.4 dB,小于-10 dB的有效带宽为1.4 GHz,最佳厚度为4.3 mm;涂层棉织物的反射损耗值最小为-53.94 dB,小于-10 dB的有效频宽为X波段(频率为8.2～12.4 GHz),最佳涂层厚度为4.5 mm; Fe/C多孔碳材料涂层棉织物厚度达到3.5 mm以上时,其吸波性能优良。     

吸波型电磁屏蔽纺织品的开发

在对电磁屏蔽材料的吸波机理进行初步探讨的基础上,阐述了现有若干种电磁吸波材料的性能,并对它们在吸波型电磁屏蔽纺织品中应用的可能性进行了评估;文章对利用新型材料和纳米技术开发吸波型纺织品的前景进行了展望,并提出了利用复合技术开发吸波纺织品的途径。     

聚苯胺多元复合吸波材料的最新研究进展

科技的高速发展使电子设备在人类生活中构成了无处不在的电磁辐射环境，而持续的、高强度的电磁辐射对人类正常生活及精细设备的稳定运行造成严重影响。为了保护人体健康和设备的精细化作业，制备质量轻、材料薄、吸波频段宽、吸收能力强的吸波材料是迫切的科研需求。聚苯胺因具备导电性能优异、环境稳定性强、材料密度小、价格低廉等特点而成为重点研究对象。近年来引入新材料与其复合，以提高阻抗匹配、完善吸波机制的方法使得“轻、薄、宽、强”型吸波材料进一步优化。首先介绍聚苯胺材料的吸波机理，并论述复合型吸波材料的优势及进展，接着论述聚苯胺二元、三元、四元复合吸波材料的最新研究进展，最后对聚苯胺多元复合吸波材料的发展进行进一步展望。     

丝瓜络衍生碳纤维基复合材料的电磁波吸收性能

为解决当前多孔磁性碳基吸波材料制备工艺繁杂、能耗高、环境不友好等问题,提出基于多孔生物质源衍生的绿色环保策略。以高孔隙丝瓜络为前驱体,Co²⁺为金属源,二甲基咪唑为配体,经配位自组装获得丝瓜络/金属有机骨架结构复合材料,并经高温煅烧得到碳纤维基钴/碳(LS-Co/C)复合材料。结果表明：在800℃煅烧后,LS-Co/C展现了优异的吸波性能,厚度为1.5 mm时有效吸收带宽为5.2 GHz (12.8～18.0 GHz),其良好的吸波特性得益于错综复杂的三维多孔网络结构为电磁波提供了适宜的损耗空间,在电磁场作用下产生感应电流,并在碳纤维导电网络中快速衰减,同时钴/碳复合材料与碳纤维形成的多重界面极化助力电磁波进一步衰减。该研究将为新型多孔磁性碳基吸波材料的设计开发提供策略。     

纸基吸波材料的制备及其电磁性能探究

通过造纸法制备了一种可用于制备吸波蜂窝的纸基吸波材料,分别选用短切碳纤维(CF)、短切碳化硅纤维(SCF)和碳纳米管(CNT)作为吸波剂,对位芳纶浆粕(PPTA)作为基体,对比了不同吸波剂及其用量对纸基吸波材料电磁参数及吸波性能的影响。结果显示,吸波剂用量(对绝干基的质量分数)在0.1%~50%的范围内,SCF-PPTA纸基吸波材料的复介电常数实部小于CF-PPTA和CNT-PPTA纸基吸波材料的。当吸波剂用量大于3%时,CNT-PPTA纸基吸波材料的介电损耗大于另外2种材料的。当吸波剂用量分别为1%、20%和3%时,对应CF-PPTA、SCF-PPTA和CNT-PPTA纸基吸波材料的反射率最低分别可达-15.08、-28.49和-13.69d B,此时纸基吸波材料对应的厚度分别为2.45、4.35和2.98 mm。     

石墨烯与导电聚合物复合吸波材料的研究进展

首先简要介绍吸波材料的分类、吸波机理及电磁参数;其次研究分析石墨烯和导电聚合物材料的性能特点;然后详细探讨石墨烯与导电聚合物复合吸波材料的研究进展;最后,对石墨烯与导电聚合物复合材料的优缺点进行总结,并展望其未来发展趋势。     

聚吡咯基磁性复合吸波材料的研究进展

随着电磁波污染问题越来越严重，开发成本低、无污染、高性能的吸波材料对民用和军用领域都有重要意义。文章综述了聚吡咯基磁性颗粒复合吸波材料的国内外研究现状，包括聚吡咯与Fe3O4、聚吡咯与铁氧体、聚吡咯与磁性金属，以及聚吡咯基磁性电磁防护织物的研究进展，并对聚吡咯基磁性复合吸波材料及其纺织品的未来发展进行了展望。     

石墨烯吸波材料的研究进展与发展方向

高强度电磁辐射不仅会对人体造成很大的伤害,还会干扰其他电子设备的正常运行。对此,国内外研究人员进行了大量研究,研究重点落在石墨烯吸波材料上。总结近几年来国内外石墨烯吸波材料的研究现状发现,以单一石墨烯为吸波剂制备吸波材料虽然具有一定的吸波性能,但性能测试值与预期值仍存在显著差异。针对现有单一石墨烯吸波材料阻抗匹配较差导致吸波性能较差的问题,以磁性材料与石墨烯掺杂作为吸波剂,改善石墨烯吸波材料的电磁参数及阻抗匹配。     

二维碳化物在柔性电磁吸波领域的研究进展

针对传统电磁屏蔽材料因反射电磁波导致二次污染,现有吸波材料厚重、易腐蚀、柔韧性差、吸波频带窄等问题,归纳总结了新型二维过渡金属碳/氮化合物(MXene)及其柔性复合材料在吸波领域的应用研究。分析了MXene所具有的本征缺陷、官能团、高导电率、大的比表面积对吸波性能的影响,提炼出MXene及其柔性复合材料的吸波机制。指出MXene及其柔性复合材料可以通过改变化合物结构和形态结构、层层自组装、复合改性等方法,制备以吸收电磁波为主的电磁屏蔽材料,为新一代轻质超薄、柔性宽频、吸收型电磁屏蔽材料的发展及其在便携可穿戴电子设备上的应用提供了研究方向。     

磁损耗型吸波材料的发展现状

基于单一磁损耗型吸波材料存在密度大、吸收频带窄、阻抗匹配差等问题,文章介绍了磁性材料吸波机理及分类情况,简述了近年来磁性材料的国内外研究进展,并对其复合材料的制备方法进行归纳。通过将磁性材料与介电型吸波材料复合、调控磁性吸波复合材料结构、在磁性吸波材料表面涂覆包覆层、以其他金属部分取代铁氧体金属离子等方法,均能有效地提高复合材料吸波性能。但采用这些方法的制备工艺较为复杂,制备出的吸波材料仍存在吸收频带窄、吸收性能低等不足。针对现有问题,文章最后展望了磁性吸波材料未来的发展方向。     

含石墨烯导电吸波复合材料的研究进展

针对电子设备在运行时产生的电磁污染和电磁干扰等现状,吸波材料能将电磁能转化为热能、机械能等其他形式的能量而受到关注。文章首先介绍了石墨烯的结构及其吸波机理;其次探讨了石墨烯/碳纳米管、石墨烯/碳纤维、石墨烯/聚苯胺吸波复合材料的吸波性能;最后总结了三类吸波复合材料的联系与区别,并展望了石墨烯吸波复合材料在未来的发展和挑战。     

碳纳米管/纳米四氧化三铁聚乙烯复合板的吸波性能研究

文章选用低密度聚乙烯作为基体材料,分别与碳纳米管(CNT)吸收剂、纳米Fe_3O_4吸收剂融合,制备吸波复合板材。采用网络分析仪-波导管系统分析了吸波剂浓度、板材厚度对吸波性能的影响。研究发现,CNT复合板材的厚度为3.6mm时,最佳吸收剂浓度为1.5%,回损在9.96GHz处达到最大值-40.92dB;纳米Fe_3O_4吸波材料厚度为3.6mm时,回损随吸收剂浓度增加而增大,在浓度2.0%时,回损在9.44GHz处可达-23.95dB。复合板材的吸波性能随板材厚度的增加而增强。板材厚度相同时,同浓度的CNT的吸波性能优于纳米Fe_3O_4。     

石墨烯基复合吸波材料的最新研究进展

随着现代通信技术的飞速发展和电子设备的广泛应用,电磁污染问题日益严重,因此开发质量轻、厚度薄、吸收强、有效吸收频带宽的吸波材料显得尤为重要。石墨烯存在无磁性、阻抗匹配水平低等不足,单独使用时无法同时满足吸波材料"薄、轻、宽、强"的要求。文章首先介绍了石墨烯一元吸波材料的发展现状,以及石墨烯与其他损耗型材料复合可以构筑具有多样微观结构、多元协同损耗机制的轻质复合材料,实现高强与宽频电磁波吸收的研究进展,然后论述了石墨烯基二元、三元、四元复合吸波材料的最新研究,展望了石墨烯基复合吸波材料未来的发展方向。