新型石墨烯电磁吸波复合材料研究

发布时间：2020-03-19 16:05

【摘要】：随着微波电子技术的快速发展,各种电子设备广泛应用于军事和民用领域,由此带来大量电磁辐射,严重影响国防安全和人们的身体健康。提高电磁防护能力的途径主要有电磁屏蔽和电磁吸波,电磁屏蔽是将入射电磁波反射回去,由此会造成二次污染;电磁吸波则能吸收电磁波能量,减少电磁辐射污染,因而受到了广泛关注。软磁性金属颗粒是一类传统吸波剂,具有饱和磁化强度高,磁导率、介电常数大的特点,但是较高的密度极大地限制了其应用范围。论文提出制备石墨烯/软磁金属复合材料,不但拓宽吸收频段、增强吸收强度,而且降低吸波材料密度,实现“薄、宽、轻、强”的目标。主要研究内容及结果如下:采用氧化还原法制备不同厚度石墨烯(RGO),并通过原位生长法使Fe纳米颗粒均匀生长在石墨烯表面上,得到RGO/Fe纳米复合材料,研究了石墨烯本身厚度对复合材料吸波性能的影响。实验表明,增加石墨烯的厚度会降低复合材料吸收峰的频率,增大反射损耗。采用改进Hummer法制备氧化石墨烯(GO),还原后得到较厚石墨烯。通过石墨烯与Ni纳米颗粒复合,以及使用NaBH_4共还原氧化石墨烯和Ni~(2+)离子,探讨了石墨烯的还原方式对吸波材料反射损耗的影响。测试数据表明,8 GHz以下低频段,纳米颗粒直接生长在石墨烯表面上制备得到的RGO/Ni复合材料,比氧化石墨烯与Ni~(2+)离子共还原的RGO/Ni复合材料吸波性能更好。采用改进Hummer法制备较厚氧化石墨烯,利用锌粉还原氧化石墨烯为较厚石墨烯,并分别与Fe和Ni纳米颗粒复合得到RGO/Fe和RGO/Ni复合材料,研究了不同软磁金属颗粒Fe和Ni对复合材料吸波性能的影响。结果显示,在2-8 GHz频率范围内,RGO/Fe比RGO/Ni吸收频段更宽,反射损耗更大,吸波性能更优异。
【图文】：

新型石墨烯电磁吸波复合材料研究

按测量原理划分电磁参数测量方法

双端口网络,流图,反射法

2 吸波材料的电磁特性与表征输/反射法是将样品放入同轴空气线中，电磁波在空腔中传输到样品，同时测量样品反射、透射信号的振幅和相位，从而获得材料的电磁参数。传输/反射法仅需一个样品就能在较宽频带内进行扫频测量，并且具有较高的测量精度。传输/反射法中，同轴型传输/反射法测量频带最宽，可用于 0.1-18 GHz 频率范围内的电磁参数测试。矩形波导型传输/反射法测量频带较窄，，一般用于测量厘米波段内的电磁参数。带线型传输/反射法测量精度受样品盒加工精度影响；微带线型传输/反射法仅可测量厚度在 1-10 μm范围内薄膜材料的电磁参数，并且样品盒加工精度也会影响测量精度。对比可知同轴型传输/反射法适用范围最广，精度较高。另外，IEEE Std 1128-1998 标准推荐使用同轴型传输/反射法测量材料电磁参数，因而本文对材料电磁参数的测试全部采用同轴型传输/反射法。2.4.1 电磁参数测试
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33

【参考文献】