泡沫镍基复合材料的制备及吸波性能
发布时间：2022-01-03 19:36
在当前所研究的吸波材料中,良导体材料具备优秀的电导衰减能力,但高电导率产生的差阻抗匹配特性限制了这类材料在吸波领域的发展,甚至这类材料没有得到足够的重视,因此改善具有高导电性的吸波材料的阻抗匹配具有非常深远的研究意义。商用的泡沫镍材料（Nickle foam,NF）具备稳定的力学性能和彼此互联的三维导电网络骨架,但其本身的阻抗匹配性较差,因此通过对其包覆多孔碳、Zn O和石墨烯片（Graphene sheet,GS）等介电材料层,在不破坏其本身优异的结构优势下引入介电损耗机制,改善阻抗匹配,同时保留泡沫镍优异的衰减能力。本文通过对C-Zn O@NF复合材料的制备工艺进行优化并研究其包覆层厚度对吸波性能的影响。对GS@NF复合材料的制备工艺进行简单探索,通过模拟的方法,研究结构变量对泡沫镍吸波性能的影响并探索石墨烯包覆层厚度对GS@NF复合材料吸波性能的影响。通过形貌和物相的表征,将制备工艺中的溶液体系、搅拌时间、Zn（NO3）2浓度和热处理温度分别优化为:水溶液,1min,25°C,0.0375M,500°C,可得到多界面异相结构的C-Zn O@NF复合材料。通过增加包覆次数增加包覆层...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
极化粒子与频率变化的关系图[17]
烯结构中得到氮掺杂石墨烯（NG）。将NG与石蜡复合制备吸波材料并测试其吸波性能，吸波性能结果表明（如图1-2），厚度为3mm的NG吸波样品的反射损耗曲线峰值可达-11.3dB，有效吸收频段为12.2-14.3GHz，吸波性能远优异于单一组分的rGO。NG吸波性能的提升归功于以下三点：首先，氮掺杂使得石墨烯具备一定的磁性，其界面阻抗匹配的改善使得进入石墨烯内部电磁波的量变多；其次，氮原子使石墨烯片产生许多缺陷，这些缺陷可成为极化中心发生极化弛豫，从而耗散电磁波；最后，剩余含氧官能团通过偶极子极化作用进一步衰减电磁波。图1-2GO、rGO和NG的衰减系数和吸波性能[27](a)衰减系数；(b)吸波性能Yu等人[28]通过原位聚合的方法将聚苯胺（PANI）纳米棒垂直生长在石墨烯表面可得到G/PANI复合材料，厚度为2.5mm的G/PANI吸波样品的反射损耗在宽达10.6GHz频率范围内均小于20dB，甚至其最小值可达-45.1dB。他们认为，G/PANI(a)(b)
复合材料。吸波性能结果表明（图1-3(a)），厚度为2.0mmrGO-Fe3O4复合材料吸波层在10.4-13.2GHz测试频率范围内的反射损耗均小于-10dB。rGO和Fe3O4分别是典型的介电和磁性材料，rGO-Fe3O4复合材料同时具备两者特有的损耗机制且其电磁的互补作用可以有效加强界面的阻抗匹配。此外，Fe3O4使得石墨烯片层产生更多缺陷（如图1-3(b)），缺陷处可以引发多重散射和界面极化；原位生长的Fe3O4可以抑制纳米片层石墨烯团聚，增大了复合材料的比表面积，可实现电磁波在石墨烯片层处反复多次的反射，提高了电磁波被吸波剂损耗的机会。图1-3rGO-Fe3O4的吸波性能及吸波机理示意图[29](a)吸波性能；(b)吸波机理示意图（2）多孔碳材料及其复合材料生物质和高分子有机物材料本身含有大量的碳原子，经过热处理后，容易形成含有丰富介孔和微孔的碳骨架结构。相比于其他多功能化的碳家族材料（如石墨烯、碳纳米管和碳纤维），多孔碳无论从成本、制备、环保还是性能方面均可圈可点，并且可通过改变碳化程度来实现其导电性和复介电常数的可控性，因此，多孔碳在吸波材料中的竞争优势也越来也突出。考虑到单纯碳原子或多孔碳结构有限的电磁损耗机制，研究者们将其研究思路转变到多孔碳基复合材料，直接煅烧含有金属离子或其他吸波剂的有机物，得到其他粒子镶嵌碳的多孔结构或碳壳包覆结构，从而抑制了纳米微粒的团聚倾向，同(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型涂覆型雷达吸波材料的研究进展[J]. 班国东,刘朝辉,叶圣天,王飞,贾艺凡,丁逸栋,林锐. 表面技术. 2016(06)
[2]美国航空母舰之四十七 CV-59“福莱斯特”号[J]. 海天. 舰载武器. 2006(07)
[3]千米外还原图像 计算机电磁泄密不容忽视[J]. 中国会计电算化. 2003(02)
博士论文
[1]纳米碳基复合材料微结构调控与吸波性能[D]. 冯唯.哈尔滨工业大学 2019
[2]二氧化锰纳米结构的制备与吸波性能研究[D]. 周敏.兰州大学 2012
硕士论文
[1]二氧化钛基纳米复合粉体的制备及其吸波性能研究[D]. 谌佳荣.天津大学 2009
[2]一个保密单位网络财务现状及安全保障体系研究[D]. 彭秀刚.贵州大学 2006
本文编号：3566856
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
极化粒子与频率变化的关系图[17]
烯结构中得到氮掺杂石墨烯（NG）。将NG与石蜡复合制备吸波材料并测试其吸波性能，吸波性能结果表明（如图1-2），厚度为3mm的NG吸波样品的反射损耗曲线峰值可达-11.3dB，有效吸收频段为12.2-14.3GHz，吸波性能远优异于单一组分的rGO。NG吸波性能的提升归功于以下三点：首先，氮掺杂使得石墨烯具备一定的磁性，其界面阻抗匹配的改善使得进入石墨烯内部电磁波的量变多；其次，氮原子使石墨烯片产生许多缺陷，这些缺陷可成为极化中心发生极化弛豫，从而耗散电磁波；最后，剩余含氧官能团通过偶极子极化作用进一步衰减电磁波。图1-2GO、rGO和NG的衰减系数和吸波性能[27](a)衰减系数；(b)吸波性能Yu等人[28]通过原位聚合的方法将聚苯胺（PANI）纳米棒垂直生长在石墨烯表面可得到G/PANI复合材料，厚度为2.5mm的G/PANI吸波样品的反射损耗在宽达10.6GHz频率范围内均小于20dB，甚至其最小值可达-45.1dB。他们认为，G/PANI(a)(b)
复合材料。吸波性能结果表明（图1-3(a)），厚度为2.0mmrGO-Fe3O4复合材料吸波层在10.4-13.2GHz测试频率范围内的反射损耗均小于-10dB。rGO和Fe3O4分别是典型的介电和磁性材料，rGO-Fe3O4复合材料同时具备两者特有的损耗机制且其电磁的互补作用可以有效加强界面的阻抗匹配。此外，Fe3O4使得石墨烯片层产生更多缺陷（如图1-3(b)），缺陷处可以引发多重散射和界面极化；原位生长的Fe3O4可以抑制纳米片层石墨烯团聚，增大了复合材料的比表面积，可实现电磁波在石墨烯片层处反复多次的反射，提高了电磁波被吸波剂损耗的机会。图1-3rGO-Fe3O4的吸波性能及吸波机理示意图[29](a)吸波性能；(b)吸波机理示意图（2）多孔碳材料及其复合材料生物质和高分子有机物材料本身含有大量的碳原子，经过热处理后，容易形成含有丰富介孔和微孔的碳骨架结构。相比于其他多功能化的碳家族材料（如石墨烯、碳纳米管和碳纤维），多孔碳无论从成本、制备、环保还是性能方面均可圈可点，并且可通过改变碳化程度来实现其导电性和复介电常数的可控性，因此，多孔碳在吸波材料中的竞争优势也越来也突出。考虑到单纯碳原子或多孔碳结构有限的电磁损耗机制，研究者们将其研究思路转变到多孔碳基复合材料，直接煅烧含有金属离子或其他吸波剂的有机物，得到其他粒子镶嵌碳的多孔结构或碳壳包覆结构，从而抑制了纳米微粒的团聚倾向，同(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型涂覆型雷达吸波材料的研究进展[J]. 班国东,刘朝辉,叶圣天,王飞,贾艺凡,丁逸栋,林锐. 表面技术. 2016(06)
[2]美国航空母舰之四十七 CV-59“福莱斯特”号[J]. 海天. 舰载武器. 2006(07)
[3]千米外还原图像 计算机电磁泄密不容忽视[J]. 中国会计电算化. 2003(02)
博士论文
[1]纳米碳基复合材料微结构调控与吸波性能[D]. 冯唯.哈尔滨工业大学 2019
[2]二氧化锰纳米结构的制备与吸波性能研究[D]. 周敏.兰州大学 2012
硕士论文
[1]二氧化钛基纳米复合粉体的制备及其吸波性能研究[D]. 谌佳荣.天津大学 2009
[2]一个保密单位网络财务现状及安全保障体系研究[D]. 彭秀刚.贵州大学 2006
本文编号：3566856
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