轻薄可控聚苯胺/还原氧化石墨烯复合材料吸波性能研究北大核心

利用原位聚合法合成聚苯胺/还原氧化石墨烯(PANI/rGO)复合材料。通过控制rGO的含量来调控电磁参数,改变吸波性能,为复合材料在不同吸波条件的应用提供了解决思路。使用扫描电镜、X射线粉末衍射分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和矢量网络分析仪对复合材料进行表征和性能测试。当PANI/rGO复合材料含量为14%、吸波体厚度为2 mm时,在13.36 GHz最大反射损耗为-39.92 dB。反射损耗(RL)低于-10 dB的频段范围为11.44~15.53 GHz。     

聚醚酰亚胺对炭黑填充环氧树脂复合材料导电性能和吸波性能的影响

利用反应诱导方法设计制备了炭黑(CB)包覆环氧树脂(EP)微球/聚醚酰亚胺(PEI)(EP/PEI/CB)复合材料。研究了该复合材料的微观结构,测量了其导电性能及在Ka波段的吸波性能,并与CB填充EP(EP/CB)复合材料进行了对比。结果表明,在EP/PEI/CB中,CB选择性分布在PEI相中并形成较规则的立体网状连续相,EP为30μm左右大小的微球分散相,与EP/CB相比具有更低的体积电阻率。EP/PEI/CB属于一种谐振腔式吸波体,在33～40 GHz范围具有较好的吸波性能且优于EP/CB,最大吸收峰出现在35.61 GHz,峰值反射率(R)为–17.40 dB,吸收带宽3.22 GHz(R–10 dB).     

MoSi2对Cf/SiC/Ni复合材料微观结构及吸波性能的影响EI北大核心CSCD

以葡萄糖、Si粉、碳纤维为原料,镍为催化剂,采用水热反应-烧结法制备了Cf/SiC/Ni和Cf/MoSi2/SiC/Ni复合吸波材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、波导法分别表征了Cf/SiC/Ni和Cf/MoSi2/SiC/Ni复合材料的相组成、微观结构和吸波特性。结果表明:Cf/SiC/Ni复合材料上生长的Si C纳米线稀疏且分布不均匀;厚度为1.5 mm时,在8.20 GHz处最小反射损耗为–14.61 dB,有效吸收带宽为0.23 GHz。Cf/MoSi2/SiC/Ni复合材料的碳纤维表面生长大量SiC纳米线,分布致密且均匀;厚度为2.0 mm时,在9.10 GHz时最小反射损耗为–34.14 dB,有效吸收带宽达2.18 GHz。与Cf/SiC/Ni复合材料相比,添加MoSi2的Cf/MoSi2/SiC/Ni复合材料吸波性能更好,说明MoSi2可有效改善Cf/SiC/Ni复合材料的微观结构及吸波性能。     

碳纳米管/聚合物复合吸波材料性能研究

碳纳米管通过化学气相沉积工艺制备,碳纳米管直径10～30nm,纯度>90%。碳源为乙炔、铁/镍复合催化剂。加入适量的有机溶剂丙酮溶解环氧树脂,然后加入碳纳米管。分别高速搅拌和超声处理30min,加入固化剂乙二胺搅拌均匀,超声10min除去气体后,浇铸在铝板上制成吸波涂层。TEM检测碳纳米管。反射率扫频测量系统HP8757E标量网络分析仪检测吸波性能。碳纳米管和环氧树脂比例为1∶100时,3mm厚吸波层试样吸波峰出现在14 32GHz,吸波峰值R=-10 01dB,吸波频带宽度为2 16GHz(R<8dB)。厚度增加到9mm,在11GHz和17 83GHz出现双吸波峰,最大吸波峰出现在17 83GHz峰值R=-9 04dB,带宽约1GHz(R<8dB)。比例调整为5∶100时,波峰出现在7 91GHz,峰值加大到R=-13 89dB,带宽度达到3 19GHz(R<8dB)。     

导电聚苯胺/泡沫玻璃复合吸波材料

以硼玻璃粉为原料，炭黑为发泡剂，三氧化二铁为添加剂，制备得到泡沫玻璃基体。再以苯胺(An)为单体，过硫酸铵(APS)为引发剂，通过原位聚合法和乳液聚合法制备了导电聚苯胺/泡沫玻璃复合材料。采用FTIR、XRD和SEM对泡沫玻璃和复合材料的形貌、结构进行了表征，矢量网格分析仪测量了材料的电磁参数，并模拟计算了材料的反射损耗。结果表明，当炭黑含量为0.03wt%，炭黑和三氧化二铁的摩尔比为3：2时，制备的泡沫玻璃气孔尺寸在1mm-1.2mm，抗压强度在1.7MPa-2.45MPa。电磁参数测试和反射损耗的结果表明，当聚苯胺的浓度为0.1mol/l时，复合材料的吸波性能最好。原位聚合所得复合材料最小反射损耗为-12.56dB，有效带宽为2GHz（8.2GHz-10.2GHz）。乳液聚合所得材料最小反射损耗为-13.38dB，有效带宽为2.2GHz（8.2GHz-10.4GHz）。     

轻薄可控聚苯胺/还原氧化石墨烯复合材料吸波性能研究

利用原位聚合法合成聚苯胺/还原氧化石墨烯(PANI/rGO)复合材料。通过控制rGO的含量来调控电磁参数,改变吸波性能,为复合材料在不同吸波条件的应用提供了解决思路。使用扫描电镜、X射线粉末衍射分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和矢量网络分析仪对复合材料进行表征和性能测试。当PANI/rGO复合材料含量为14%、吸波体厚度为2 mm时,在13.36 GHz最大反射损耗为-39.92 dB。反射损耗(RL)低于-10 dB的频段范围为11.44～15.53 GHz。     

碳纳米管/金属Ni/稀土氧化物复合材料用于增强夹层结构的吸波性能

将碳纳米管、纳米氧化镧、微米金属Ni粉、微米氧化镱分散至环氧树脂,将该环氧树脂混合物填充复合材料夹层结构的夹层,来探究该复合材料结构的吸波性能。利用网络矢量分析仪对该结构进行检测。结果表明,该复合材料结构在吸波分贝和吸波带宽方面都有提升,具有良好的吸波性能。在2.99~18.00GHz频段内,反射分贝出现三次波峰:第一个波峰的吸波带宽(-5d B)为2.55GHz,最大值出现在4.86GHz,为-23.78d B。第二个波峰的吸波带宽(-5d B)为3.75GHz,最大值出现在10.35GHz,为-21.07d B。第三个波峰吸波带宽(-5d B)为5.66GHz,最大值出现在14.04GHz,为-13.65d B。整体的吸波带宽(-5d B)达到11.96GHz,占全部测试频率的80%。另外,该复合材料结构对电磁波的损耗比例也有提升。     

多孔Al2O3/SiC、MoSi2/SiC复合材料的制备及吸波性能

以Si、Al₂O₃、MoSi₂微粉和生物竹材为原料,采用包埋烧结法分别制备出SiC多孔材料、Al₂O₃/SiC、MoSi₂/SiC复合材料。采用XRD、SEM及波导法测试其物相组成、显微结构及吸波性能。结果表明：MoSi₂/SiC复合材料的厚度为2 mm时有明显的吸波特性,有效吸收带宽在X波段的9.65~12.4 GHz频率范围内达2.75 GHz,且最低反射损耗为-38.27 dB。Al₂O₃/SiC复合材料孔道内的Al₂O₃与SiC晶须交缠,形成大量电偶极矩,产生介电损耗;MoSi₂/SiC复合材料除介电损耗外还存在电阻损耗,使得复合材料电磁损耗增加,是较有前途的结构功能吸波材料。     

水泥基复合材料的吸波性能

对普通硅酸盐水泥与吸波材料制成的复合材料的吸波性能进行了研究。为军事掩体、军用机场及其它固定军用目标干扰雷达探测找到了一种合适的方法,也为大型建筑物的电磁波防护提供了一种新途径。研究了羰基铁粉、氧化镍和纳米氧化钛3种吸波材料与水泥制成的复合材料的吸波性能,并分析了纳米氧化钛的用量、分散方式及试样厚度对电磁波反射衰减的关系。结果表明：在8～18GHz频率范围内。纳米氧化钛与水泥制成的复合材料的反射率均小于-7dB,在16．24GHz时其反射率达-16．34dB,反射率小于-10dB的带宽达4．5GHz。     

片状和棒状γ-AlOOH/MWCNTs复合材料的制备及微波吸收性能研究

以Al(NO3)3·9H2O、柠檬酸钠和多壁碳纳米管(MWCNTs,Multi Walled Carbon Nanotubes)为原料,采用水热法制备了片状和棒状γ-AlOOH/MWCNTs复合材料.研究了γ-AlOOH/MWCNTs复合材料形貌结构和水热时间对材料电磁参数及微波吸收性能的影响.结果表明:片状复合材料的介电常数高于棒状复合材料,棒状复合材料具有更好的吸波性能.片状γ-AlOOH/MWCNTs复合材料在10.32 GHz处的最小反射损耗(RL,Reflection Loss)为-29.86 dB,有效吸收带宽达到3.76 GHz.棒状γ-AlOOH/MWCNTs复合材料在7.92 GHz处的最小反射损耗RL值达到-61.05 dB,同时低于-10 dB的有效吸收带宽为3.44 GHz.     

层状硫掺杂黑磷晶体的高频电磁性能

电子设备的增多使得吸波材料在军事和民用领域具有广泛的应用。当前研究的重点在于制备吸收强、频带宽、质量轻、厚度薄的新型吸波材料。利用高温高压成功合成黑磷(BP)和硫掺杂黑磷(BP-S)晶体,并使用液相剥离的方法制备BP和BP-S纳米片。高频电磁参数测量发现相较于BP,硫元素的掺杂使得BP-S复数介电常数和介电损耗正切值在频率1.0～16.5 GHz情况下明显提高。BP-S在9.6 GHz处最小反射损耗可达到–41.1 dB;当厚度在1.0～2.0 mm范围内变化时,小于–10 dB的反射损耗频率范围为7.0～16.1 GHz。BP-S的最小反射损耗频率点与材料厚度符合λ/4阻抗匹配模型。综上,层状硫掺杂黑磷作为高性能介电损耗吸波材料具有广阔的应用前景。     

对负离子对氧化石墨烯/聚苯胺电磁性能的影响

以过硫酸铵为引发剂,控制掺杂质子浓度为1 mol/L,分别以Cl–、CSA–(樟脑磺酸根)和SO42–为对负离子,通过原位化学氧化聚合法制备得到掺杂态氧化石墨烯/聚苯胺复合材料.采用SEM、FTIR和XRD对复合材料进行形貌和结构表征,采用四探针法、矢量网络分析仪分别测试复合材料的电磁参数,并计算材料的阻抗和反射损耗(RL).结果表明,3种复合材料均呈现聚苯胺纳米椎体包覆氧化石墨烯片层的三明治形貌.对负离子为SO42–时,复合物的电导率最高为5.500 S/cm,同时介电损耗能力最强.而樟脑磺酸掺杂复合物的驻波比在14.2 GHz处可达到1.1,更接近行波状态,具有最佳阻抗匹配性能.其最佳反射损耗为–30 dB(9.93 GHz,2.75 mm),有效吸波频宽(RL<–10 dB的频率范围)最高可至4.85 GHz(12.30～17.15 GHz,2 mm).     

水泥基多孔复合材料吸波性能

对发泡型聚苯乙烯(expanded polystyrene,EPS)填充普通硅酸盐水泥制备的水泥基多孔复合材料的吸波性能进行了研究.为废弃的EPS二次开发利用以及建筑物的电磁波防护提供了新的途径.在微波暗室中用弓形反射法进行测试,研究了EPS的填充率、球径大小和样品厚度对吸波性能的影响.结果表明:EPS的填充率(体积分数)为60%,样品厚度为20 mm时的反射率最小,在8～18 GHz范围内,小于-10 dB的带宽达6 GHz,在18 GHz最小反射率达-15.27 dB.在EPS表面包覆一层导电薄膜后,有助于提高多孔材料的吸波性能.     

SiC_(nf)–C_f/Si_3N_4复合材料的微观结构与吸波性能

以Si_3N_4陶瓷为基体,分别添加碳纤维(C_f)、SiC纳米纤维(SiC_(nf))和SiC纳米纤维包覆碳纤维(SiC_(nf)-C_f)作为吸波剂,采用凝胶注模和无压烧结工艺制备Si_3N_4、C_f/Si_3N_4、SiC_(nf)/Si_3N_4和SiC_(nf)-C_f/Si_3N_44种Si_3N_4基复合材料,并对其微观结构、室温和800℃的介电性能和吸波性能进行了对比研究。结果表明:SiC_(nf)有效改善了C_f与Si_3N_4的高温化学相容性,使得C_f在基体中保存完好并相互连接成导电网络,导致SiC_(nf)-C_f/Si_3N_4复合材料中电子传导增强和存在多重弛豫现象,在室温和800℃高温下均展现出最高的介电损耗值和最优的吸波性能。室温时,SiC_(nf)-C_f/Si_3N_4复合材料的最小反射损耗值为-15.2 dB(厚度为2.57mm),有效吸收带宽(反射率-10dB)为1.9 GHz(厚度为2.3mm);800℃时,最小反射损耗值达到-20.4 dB(厚度为2.0mm),有效吸收带宽增大到3 GHz(厚度为2.25mm)。SiC_(nf)-C_f/Si_3N_4复合材料的主要吸波机制为多重反射和散射、电传导损耗、电子极化和多重弛豫;800℃时,电子热运动加剧使电子极化和传导增强,吸波性能进一步提高。进一步优化SiC_(nf)-C_f/Si_3N_4复合材料的吸波性能,其有望作为优异的吸波材料应用于高温吸波领域。     

碳纳米管/聚乙烯醇/羰基铁粉复合材料的制备及吸波性能研究

通过液相共混法对羰基铁粉(CIP)表面进行聚乙烯醇(PVA)包覆处理,并将碳纳米管(CNT)均匀分散在表面得到复合吸波材料,通过SEM研究其微观形貌,使用矢量网络分析仪表征其电磁参数的关系。结果表明:均匀分散的CNT能有效提高CNT/PVA/CIP复合材料的吸波性能,当CNT的质量分数为0.6%时,复合材料反射损耗在-10 dB以下的频宽约为6.3 GHz,复合材料的反射在8.5 GHz处存在吸收峰,峰值为-50.0 dB。     

导电聚苯胺/泡沫玻璃复合吸波材料的制备与表征

以硼玻璃粉为原料,炭黑为发泡剂,Fe2O3为添加剂,制备得到泡沫玻璃基体。再以苯胺(An)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,通过原位聚合法和乳液聚合法制备了导电聚苯胺/泡沫玻璃复合材料。采用FTIR、XRD和SEM对泡沫玻璃和复合材料的形貌、结构进行了表征,采用矢量网格分析仪测量了材料的电磁参数,并模拟计算了材料的反射损耗。结果表明,当炭黑含量为0.1%(以硼玻璃粉的质量为基准,下同)、炭黑和Fe2O3的物质的量比为3∶2时,制备的泡沫玻璃气孔尺寸为1.0～1.2 mm,抗压强度为2.2 MPa。原位聚合所得复合材料最小反射损耗为–12.56 dB,有效带宽(即反射损耗小于–10 dB的频率范围)为2.0 GHz(8.2～10.2 GHz)。乳液聚合所得材料最小反射损耗为–13.38 dB,有效带宽为2.2 GHz(8.2～10.4 GHz)。     

壳核结构SiC/C纤维的制备与吸波性能的研究

采用活性碳纤维转换法制备了壳核结构SiC/C纤维,采用拉曼光谱、SEM、XRD以及热重分析等测试方法对比研究了生成SiC的厚度对壳核结构SiC/C纤维样品的热重及吸波性能的影响。结果表明:包裹SiC壳层后样品吸波性能得到提高,样品厚度为3.0 mm时,保温4 h样品的最小反射损耗在8.24 GHz处达到-17.22 dB,低于-10 dB(90%的电磁波被吸收)的频宽在2.0 mm处达到4.8 GHz(11.12~15.92 GHz);保温3 h样品的最小反射损耗在8.23 GHz处达到-14.45 dB,低于-10 dB(90%的电磁波被吸收)的频宽在2.0 mm处达到4.56 GHz(10.88~15.44 GHz);且随着SiC含量的升高,试样微波吸收性能有所增强;制备的壳核结构SiC/C纤维样品起始氧化温度提高了150 ℃以上,并且最终残余质量在50%左右,即包裹SiC纤维后样品的抗氧化能力大大提高。     

锰离子掺杂纳米镍锌铁氧体的制备及其吸波性能研究

采用水热法制备锰离子掺杂纳米镍锌铁氧体(即镍锰锌铁氧体),采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、综合物性测量系统(PPMS)分析表征铁氧体的结构和磁性,研究镍锌铁氧体和镍锰锌铁氧体的元素配比对吸波性能的影响。结果表明,4种铁氧体均呈类球状,粒径较均匀。其中镍锰锌铁氧体的磁饱和强度与矫顽力最大,分别为84.97A·m²·kg^-1和7.44×10^-3 T。镍锰锌铁氧体具有最佳的吸波性能,当镍锰锌铁氧体/石蜡复合物的厚度为8.62 mm,且频率为3.87 GHz时,最小反射损耗R_L,min为-41.77 dB。当样品厚度为8.09 mm时,最大吸收带宽E_AB,max为3.1 GHz。镍锌锰铁氧体的吸波机制主要归因于极化引起的传导损耗以及自然共振与涡流共振产生的磁损耗。     

石墨烯/Fe3O4/FeSiAl复合材料的制备及吸波性能

以FeSiAl片状磁粉、膨胀石墨为主要原料,采用水热法制备石墨烯/Fe_3O_4/FeSiAl复合材料。通过XRD、SEM、Raman、FTIR和矢量网络分析仪(VNA)对石墨烯/Fe_3O_4/FeSiAl复合材料的晶相、微观形貌和吸波性能进行了表征和分析。结果表明:通过水热还原法,将氧化石墨烯还原成石墨烯,并且生成的石墨烯及Fe_3O_4颗粒均匀包覆在FeSiAl片状磁粉上,这种片状和颗粒状不同结构的复合,制备出了兼具磁损耗和介电损耗的吸波材料。在0.2~2.66 GHz频段内,当氧化石墨烯和FeSiAl质量比为1∶9,相应匹配厚度为2 mm时,石墨烯/Fe_3O_4/FeSiAl复合材料在2.56 GHz处最小反射率可达到–17 dB,其有效吸收频带范围(反射率小于–10 dB)为2.27~2.66 GHz。随着氧化石墨烯与FeSiAl质量比的增加,石墨烯/Fe_3O_4/FeSiAl复合材料的有效吸收频带向高频移动,有助于该吸波材料在高频段的应用。     

掺钢渣水泥基复合材料的吸波性能

钢渣中含有大量的铁的氧化物,且以多种状态存在.在1～18GHz内采用弓形反射法研究钢渣掺入水泥后的吸波性能.结果显示:吸收峰的位置基本不受养护时间和掺量的影响,但随试样厚度的增加会表现出向低频区移动:随试样厚度的增加,在低频区1～8 GHz波段范围内,最大吸收率从23 dB逐渐降低到7.5 dB,而在高频区10～18 GHz波段范围内,吸收率先逐渐增加达到最大值后再降低;当掺30%(质量分数)粉磨60 min的钢渣,复合材料的厚度为25 mm,养护285 d时,在13～18 GHz波段内吸收率最大达到12 dB.大于8 dB的带宽为5 GHz,表现出较好的吸波性能.