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碳质磁性金属复合材料的制备和吸波性能的研究

发布时间:2022-01-24 19:27
  雷达监测技术和电子通信的高速发展,伴随而来的电磁辐射日趋严重,不仅干涉周围的电子设备工作,且危害人类健康。因此,对电磁波吸收材料的需求及其吸收性能的要求都随之提高。传统的吸波材料在重量、厚度、吸收带宽和强度等方面仍有欠缺,故急需设计和制备性能优异的吸波材料满足实际需求。碳材料因介电损耗能力强、质量轻、化学性质稳定等特点而备受关注。磁性金属具备强磁损耗、易合成等优点被最早运用于吸波领域。将碳材料和磁性材料复合形成的碳质磁性金属复合材料可以结合两种材料的优点,进而优化吸波材料性能。因此,本文着重探究构筑不同结构的碳质磁性复合材料,通过多重损耗机制和调节材料阻抗匹配,优化材料的吸波性能。具体内容如下:1.利用乙二胺四乙酸(EDTA)作为分散剂和螯合剂,成功地合成了一系列超轻三维纳米镍修饰的氮掺杂氧化还原石墨烯气凝胶(N-rGA/Ni)。通过电镜分析证实了镍纳米颗粒均匀而牢固地分布在石墨烯片上。煅烧温度对于材料的碳石墨化程度、氮掺杂量、纳米镍颗粒尺寸和磁性产生了直接作用,从而调变产物N-rGA/Ni的介电损耗和磁性损耗,进一步影响材料的吸波性能。其中,煅烧温度为600℃时得到的样品N-rGA/... 

【文章来源】:吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:73 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

碳质磁性金属复合材料的制备和吸波性能的研究


(a)2-18GHz的频带划分

示意图,吸波材料,电磁波,情况


第二章实验药品和仪器图1.1(a)2-18GHz的频带划分。(b)运用于生活中的各种电磁波设备1.2电磁波吸波材料的机理1.2.1电磁波的入射与反射当入射电磁波照射到材料表面时,大部分电磁波会进入吸波材料内部,在吸波材料内部进行多次反射和散射,和吸波材料相互作用,将电磁能转换为热能,最终通过热能耗散。还有很少的一部分电磁波在材料表面反射和从吸波材料中透过回到大气中,如图1.2所示。想要吸波材料达到理想的效果,一方面要保证入射波能够尽可能多的进入材料内部,而不是反射。这就要求吸波材料的阻抗和自由空间阻抗相匹配[16]。另一方面,是电磁波进入材料内部后,吸波材料的损耗能力强,能后将电磁能转换成热能,而不是从材料中透过。因此,反射波越少,对材料的吸收性能越好。故必须调整自由空间和吸波材料间的阻抗和提高衰减能力,实现对电磁波的吸收。图1.2电磁波入射到吸波材料后的情况示意图3

示意图,材料,过程,示意图


吉林大学硕士学位论文图1.4(a)S-NCFs材料的制备过程示意图(b)S-NCFs的SEM图(c)S-NCFs的反射损失值图[31]碳材料的独特优势在众多介电损耗机制的材料中脱颖而出,但是碳材料的损耗机理单一,且大多数碳材料的介电常数实部过高,导致阻抗不匹配,难以满足现阶段对吸波材料的需求。1.3.2磁性吸波材料的研究进展磁性材料自电磁波通讯时代开始,就被大量运用于微波器件中。磁性材料作为研究最广泛的吸波材料之一,由于其强大的磁损耗、制备简单、价格低廉等原因一直广受追捧。如图1.5所示,Li等[33]人以Fe2O3为牺牲模板制备3D花状Fe3O4/Fe材料。材料中Fe3O4和Fe的比例对吸波性能产生重要的影响。经性能优化后,即在350℃氩气氛围下还原Fe2O3得到的产物(F-350,Fe含量为27.9%),材料的吸波性能在频率为17.5GHz,涂层厚度为1.5mm,反射损失值达到-56dB。良好的吸波性能一方面是由于材料的3D花状结构以及Fe3O4和Fe异质相之间的界面能差异,极大地改善了材料的介电损耗。另一方面,Fe的含量高,打破了Snoek限制在高频区产生强磁损耗。8

【参考文献】:
期刊论文
[1]含石墨烯导电吸波复合材料的研究进展[J]. 于永涛,刘元军,赵晓明.  丝绸. 2020(04)
[2]浅谈吸波材料的发展现状[J]. 姜浩田.  科学技术创新. 2019(24)
[3]吸波材料研究新进展[J]. 胡小赛,沈勇,王黎明,郑景景,程洋,邢亚均.  炭素技术. 2016(02)
[4]石墨烯基吸波材料研究新进展[J]. 胡小赛,沈勇,王黎明,程洋,郑景景.  宇航材料工艺. 2015(06)

硕士论文
[1]中空碳纳米球复合Fe3O4和Co的电磁波吸收性能研究[D]. 张珍.燕山大学 2019



本文编号:3607166

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