静电纺丝技术制备纳米吸波材料的研究

发布时间：2017-06-08 03:06

  本文关键词：静电纺丝技术制备纳米吸波材料的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：吸波材料作为吸收衰减入射电磁波的重要功能材料,在民用和军用方面都有着广泛的用途,制备“薄、轻、宽、强”高性能材料成为吸波领域的研究重点。静电纺丝技术由于其可纺的物质种类多、纺丝成本低、工艺参数可控性高等优点,成为制备连续微纳米纤维的主要途径之一。本文通过静电纺丝方法制备SrFe12O19纳米纤维、中空SrFe12O19纳米纤维、壳层-芯层结构SrFe12O19/BaTiO3纳米复合纤维,并对材料的结构及性能进行了系统性的研究。本研究创新性的通过同轴静电纺丝技术制备中空SrFe12O19纤维及壳层-芯层结构SrFe12O19/BaTiO3纳米复合纤维,完成了材质轻、频带宽、吸收强的微波吸波材料的设计,具体内容如下：1.SrFe12O19纳米纤维及中空SrFe12O19纳米纤维的制备、表征及其磁性能、吸波性能的研究。考察溶剂、接收距离、纺丝电压、无机盐比例等因素对静电纺丝的影响,探讨内外层溶剂、升温速率、煅烧温度等因素对同轴静电纺丝制备中空SrFe12O19的形貌、结构、性能影响,研究结果表明,升温速率越小越有利于中空结构的形成,煅烧温度的适当提高使得纤维管状结构逐渐减小、结晶度增加、磁性能增强。同时结合表征结果探讨了同轴静电纺丝制备中空纳米纤维过程及SrFe12O19形成机理。本文还讨论了中空结构对吸波性能的影响,并对SrFe12O19纳米纤维及中空SrFe12O19纳米纤维进行对比研究,发现中空纤维材料密度降低了48.5%,吸波性能提高了14.5%,且有效损耗频宽增大0.48 GHz,最佳匹配厚度缩小0.2 mm。2.壳层-芯层结构SrFe12O19/BaTiO3纳米复合纤维的制备、表征及其磁性能、吸波性能的研究。本文通过同轴静电纺丝方法将磁介质型吸波材料SrFe12O19与电介质型吸波材料BaTiO3结合,使复合材料的相对磁导率近等于相对介电常数,结合表征结果可知,复合纤维存在明显的壳层-芯层结构,壳层为SrFe12O19,芯层为BaTiO3,物质均一稳定,工艺可控性高。本文对SrFe12O19纳米纤维及壳层-芯层结构SrFe12O19/BaTiO3纳米复合纤维进行对比研究,发现纳米复合纤维的吸波性能提高了348.6%,有效损耗频宽增大1.60 GHz,最佳匹配厚度减小1.4 mm。
【关键词】：中空SrFe_(12)O_(19)纳米纤维 壳层-芯层结构SrFe_(12)O_(19)/BaTiO_3纳米复合纤维 静电纺丝 磁性能 吸波性能
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ340.64;TB34
【目录】：

• 学位论文数据集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 符号说明16-17
• 第一章 绪论17-33
• 1.1 吸波材料17-19
• 1.1.1 吸波材料概述17
• 1.1.2 吸波材料的吸波原理17-19
• 1.1.2.1 阻抗匹配17-18
• 1.1.2.2 衰减匹配18-19
• 1.1.3 吸波材料的组成与分类19
• 1.2 吸波材料研究现状19-27
• 1.2.1 吸波材料发展趋势19-22
• 1.2.1.1 铁氧体吸波材料20-21
• 1.2.2.2 导电高聚物吸波材料21
• 1.2.3.3 介电陶瓷类吸波材料21-22
• 1.2.2 吸波材料制备方法22-27
• 1.2.2.1 单组份实心吸波材料制备方法22-23
• 1.2.2.2 中空吸波材料制备方法23-25
• 1.2.2.3 复合吸波材料制备方法25-27
• 1.3 静电纺丝技术27-30
• 1.3.1 静电纺丝概述27-28
• 1.3.2 静电纺丝纤维形成机理28-29
• 1.3.3 同轴静电纺丝29-30
• 1.3.3.1 内外层纺丝液的相容性30
• 1.3.3.2 纺丝液的黏度30
• 1.3.3.3 内外层纺丝液的推进速度30
• 1.4 本论文研究的目的、意义和主要内容30-33
• 1.4.1 本论文研究的目的和意义30-31
• 1.4.2 本论文研究的主要内容31-33
• 第二章 一维锶铁氧体吸波材料的制备及其性能研究33-59
• 2.1 引言33
• 2.2 实验部分33-36
• 2.2.1 实验试剂与仪器33-34
• 2.2.2 一维锶铁氧体纳米材料的制备34-36
• 2.2.2.1 锶铁氧体纳米纤维的制备34-35
• 2.2.2.2 中空锶铁氧体纳米纤维的制备35-36
• 2.2.3 一维锶铁氧体纳米材料的表征方法36
• 2.3 结果与讨论36-57
• 2.3.1 静电纺丝条件对锶铁氧体纳米纤维形貌的影响37-41
• 2.3.1.1 静电纺丝体系中溶剂的影响37-38
• 2.3.1.2 接收距离对锶铁氧体前驱体纤维形貌的影响38-39
• 2.3.1.3 纺丝电压对锶铁氧体前驱体纤维形貌的影响39-40
• 2.3.1.4 无机盐比例对锶铁氧体前驱体纤维形貌的影响40-41
• 2.3.2 锶铁氧体纳米纤维表征与性能研究41-45
• 2.3.2.1 形貌分析41-43
• 2.3.2.2 结构分析43-44
• 2.2.2.3 磁性能分析44-45
• 2.3.3 同轴静电纺丝制备中空锶铁氧体纳米纤维的影响因素45-48
• 2.3.3.1 内外层溶剂对同轴静电纺丝的影响46-47
• 2.3.3.2 煅烧升温速率的选择47-48
• 2.3.4 中空锶铁氧体纳米纤维表征与性能研究48-57
• 2.3.4.1 中空锶铁氧体纳米纤维形貌分析48-50
• 2.3.4.2 中空锶铁氧体纳米纤维结构分析50-52
• 2.3.4.3 中空锶铁氧体纳米纤维能谱分析52
• 2.3.4.4 中空锶铁氧体纳米纤维形成机理分析52-53
• 2.3.4.5 中空锶铁氧体纳米纤维磁性能分析53-55
• 2.3.4.6 中空锶铁氧体纳米纤维吸波性能分析55-57
• 2.4 本章小结57-59
• 第三章 壳层-芯层结构SrFe_(12)O_(19)/BaTiO_3纳米复合纤维的制备及其性能研究59-71
• 3.1 引言59
• 3.2 实验部分59-62
• 3.2.1 实验试剂与仪器59-60
• 3.2.2 壳层-芯层结构SrFe_(12)O_(19)/BaTiO_3纳米复合材料的制备60-62
• 3.2.2.1 同轴静电纺丝制备壳层-芯层结构SrFe_(12)O_(19)/BaTiO_3纳米复合纤维60-61
• 3.2.2.2 静电纺丝制备普通SrFe_(12)O_(19)纳米纤维61-62
• 3.2.3 材料的表征方法62
• 3.3 结果与讨论62-68
• 3.3.1 壳层-芯层结构SrFe_(12)O_(19)/BaTiO_3纳米复合纤维形貌分析62-63
• 3.3.2 壳层-芯层结构SrFe_(12)O_(19)/BaTiO_3纳米复合纤维结构分析63-64
• 3.3.3 壳层-芯层结构SrFe_(12)O_(19)/BaTiO_3纳米复合纤维能谱分析64-65
• 3.3.4 壳层-芯层结构SrFe_(12)O_(19)/BaTiO_3纳米复合纤维磁性能分析65-66
• 3.3.5 壳层-芯层结构SrFe_(12)O_(19)/BaTiO_3纳米复合纤维吸波性能分析66-68
• 3.4 本章小结68-71
• 第四章 结论71-73
• 参考文献73-83
• 致谢83-85
• 研究成果及发表的学术论文85-87
• 作者和导师简介87-88
• 附件88-89

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本文编号：431149