SiC多孔材料的制备及其抗压性能和吸波性能研究

发布时间：2017-09-28 09:46

  本文关键词：SiC多孔材料的制备及其抗压性能和吸波性能研究

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【摘要】：SiC多孔材料是吸波/承载一体化的结构型吸波剂,并且具有轻质、宽频、强吸收的特点,在电磁波吸收领域尤其是高温吸波方面有着极大的研究价值和应用前景。作为结构型吸波剂,SiC多孔材料既要具有优异的吸波性能,还要具备良好的力学性能。本论文主要是对制备的SiC多孔材料的抗压和吸波性能进行评价和研究,为满足实际应用,SiC多孔材料的最大抗压强度要大于4MPa,并且高温条件下的最小反射损耗要低于-10dB。本论文首先制备出碳多孔骨架,再以其作为碳模板来与硅源反应,得到复制了碳多孔骨架孔结构的SiC多孔材料。通过对制备工艺的研究,确定了碳多孔骨架的炭化温度为800oC,此温度下碳多孔骨架的抗压性能和化学反应活性最佳;SiC多孔材料的制备则要选择按摩尔比1:1混合的SiO2和Si混合物作为外部硅源,1500oC烧结5h才能使硅源和碳源充分反应生成SiC,如果碳多孔骨架中含有内部硅源时,会使反应更加彻底。借助XRD、SEM、红外光谱和拉曼等测试手段对SiC多孔材料的成分、形貌和结构进行了表征,研究发现,SiC多孔材料可以复制碳多孔骨架的多孔结构特征,通过改变酵母量可以在5-150μm范围对其孔径大小和分布进行调节,并且Si C多孔材料的孔隙率可以达到70%左右。此外,在SiC多孔材料的开孔处和孔道内部有大量SiC纳米线生成,纳米线的存在可以提高材料的抗压强度,最后对SiC的生长机制进行了探讨。SiC多孔材料的抗压性能较碳多孔骨架有所提升,所制备的SiC多孔材料的最大抗压强度都在5MPa以上,其中抗压性能最佳的SiC多孔材料的最大抗压强度可以达到9.8MPa。TG曲线分析发现SiC多孔材料从室温到800oC范围具有非常好的稳定性,即使是含碳的SiC多孔材料在600oC以下也可以具有良好的稳定性,说明Si C多孔材料可以应用在高温环境中。在X波段从室温到700oC的吸波性能研究发现,SiC多孔材料的吸波性能随着温度的升高而增强,在700oC达到最佳,其最小反射损耗都在-12dB以下,当频率为11.8GHz时,更是具有-34dB的最小反射损耗。
【关键词】：吸波剂 SiC多孔材料 抗压性能 高温吸波性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.2;TB34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-24
• 1.1 课题背景和研究意义9-11
• 1.2 吸波材料的研究现状11-17
• 1.2.1 吸波机理11-13
• 1.2.2 吸波材料概况13-17
• 1.3 SiC多孔材料的研究现状及展望17-23
• 1.3.1 SiC多孔材料的特性及表征17-18
• 1.3.2 SiC多孔材料的制备方法18-22
• 1.3.3 SiC多孔材料的发展趋势22-23
• 1.4 本文构想及主要研究内容23-24
• 第2章 实验材料及测试方法24-31
• 2.1 实验药品与设备24-25
• 2.2 实验方法及工艺流程25-28
• 2.2.1 碳多孔骨架的制备及工艺流程25-26
• 2.2.2 SiC多孔材料的制备及工艺流程26-28
• 2.3 材料性能表征方法28-31
• 2.3.1 X射线衍射（XRD）分析28
• 2.3.2 扫描电镜（SEM）分析28
• 2.3.3 红外光谱（IR）分析28-29
• 2.3.4 拉曼（Raman）分析29
• 2.3.5 压汞分析29
• 2.3.6 热稳定性检测TG29
• 2.3.7 压缩性能测试29-30
• 2.3.8 吸波性能测试30-31
• 第3章 SiC多孔材料的制备及表征31-63
• 3.1 碳多孔骨架的制备及成分和结构研究31-45
• 3.1.1 炭化温度对碳多孔骨架成分的影响31-39
• 3.1.2 酵母量对碳多孔骨架孔结构的影响39-43
• 3.1.3 含硅量对碳多孔骨架孔结构的影响43-44
• 3.1.4 炭化温度对碳多孔骨架孔结构的影响44-45
• 3.2 SiC多孔材料的制备工艺及成分研究45-54
• 3.2.1 SiC多孔材料的制备工艺研究46-51
• 3.2.2 SiC多孔材料的成分研究51-54
• 3.3 SiC多孔材料的形貌和结构研究54-60
• 3.3.1 酵母量对SiC多孔材料孔结构的影响54-57
• 3.3.2 有无内部硅源对SiC多孔材料孔结构的影响57-60
• 3.4 SiC生长机制研究60-62
• 3.5 本章小结62-63
• 第4章 SiC多孔材料的抗压性能和吸波性能研究63-75
• 4.1 碳多孔骨架的抗压性能研究63-65
• 4.1.1 酵母量对碳多孔骨架抗压性能的影响63-64
• 4.1.2 炭化温度对碳多孔骨架抗压性能的影响64-65
• 4.2 SiC多孔材料的抗压性能研究65-69
• 4.2.1 SiC多孔材料与碳多孔骨架的抗压性能差异研究65-66
• 4.2.2 酵母量对SiC多孔材料抗压性能的影响66-67
• 4.2.3 SiC所占质量百分比对SiC多孔材料抗压性能的影响67-68
• 4.2.4 含碳的SiC多孔材料除碳前后抗压性能比较分析68-69
• 4.3 SiC多孔材料的吸波性能研究69-73
• 4.3.1 SiC多孔材料的热稳定性研究69-70
• 4.3.2 SiC多孔材料的高温吸波性能研究70-73
• 4.4 本章小结73-75
• 结论75-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果81-83
• 致谢83

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本文编号：935160