水滑石基纤维材料的制备及其电磁波吸收性能的研究
发布时间：2021-03-27 07:05
近些年,人类的生产生活受到大量的电磁污染问题的威胁,电磁波吸收材料能够有效解决这一问题,已广泛应用于工业、商业和军事领域,需求量日益增大。然而传统吸波材料的性能不足以支持越来越严苛的需求,研究开发厚度薄、密度低、频带宽、吸收强的新型吸波材料仍是一项挑战。传统的电磁波吸收材料的损耗方式单一,各种电介质材料如碳、陶瓷、导电聚合物等仅能通过介电损耗衰减电磁波能量,氧化物、合金等磁介质仅具有磁损耗特性,很难实现良好的阻抗匹配,导致吸收性能不佳。因此可以设计复合吸波材料,借助各种成分组合后的协同作用实现电磁波吸收效率的提高。本论文提出了制备水滑石基纤维材料的方法,并对其电磁波吸收性能进行研究,主要研究内容和结果如下:1、设计了一种负载铁镍合金与镍铁氧体的碳纳米纤维的结构。本工作利用同轴静电纺丝技术快速高效地合成芯壳结构的纳米纤维材料,壳层是掺杂羟基氧化铁的聚丙烯腈（FeOOH/PAN）,芯层是掺杂碳纳米管的聚丙烯腈（CNTs/PAN）。通过种源法原位生长水滑石,合成负载镍铁水滑石的聚丙烯腈纤维材料（CNTs/PAN@NiFe-LDH）,通过对前驱体材料的稳定化和碳化,调控焙烧温度,获得了一系列掺...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－６样品在１２０?°Ｃ反应（ａ和ｄ）?０?ｈ，（ｂ和ｅ）?２?ｈ和（ｃ和ｆ）?４?ｈ后的ＳＥＭ图像；（ｇ）?Ｃｏ９Ｓ８??纳米管生长机理的示意图
?第一章绪论???Ｚｈｏｕ等人［？报道了通过一种简便的自模板方法合成的多孔Ｃ〇９Ｓ８纳米管材料，如??图１－６。该材料具有较高的比表面积，大量的缺陷和较高的固有电导率，这些特征为??其在电磁波吸收领域的应用提供了巨大的潜力。由硫代乙酰胺释放的Ｓ２？离子与??Ｃｏ（Ｃ〇３）ｏ．５（ＯＨ）＿０．１１Ｈ２〇纳米棒前驱体上的Ｃｏ２＋离子发生反应，从而在纳米棒的表面??上形成小的Ｃ〇９Ｓ８纳米颗粒，在前驱体被完全消耗后形成Ｃ〇９Ｓ８纳米管状结构。由于??材料的孔隙率大，不仅可以满足重量轻的要求，而且可以实现阻抗匹配和介电损耗之??间的平衡，从而在较宽的频率范围内具有出色的电磁波吸收性能。??Ｌｉｕ等人［５（）］报道了一种通过阴离子交换反应在超长氮掺杂碳纳米管上生长ＭｏＳ２??纳米薄片的简单方法。如图１－７，利用低温聚合策略在超长Ｍｏ０３纳米带上涂覆聚吡咯??层，通过热解和溶剂热过程，Ｍ〇Ｓ２纳米片在超长的氮掺杂碳纳米管表面上生长，从而??产生了三维分层杂化结构。制成的氮掺杂纳米管的长度约为１００叫ｎ，?Ｍ〇Ｓ２纳米片的??长度和厚度分别为１７５?ｎｍ和７．５?ｎｍ。超长的氮掺杂碳纳米管互相连接形成导电网络??结构，微电流有效衰减了电磁波能量，Ｍ〇Ｓ２纳米片与超长碳纳米管的组合方式，相互??作用增加了消耗方式。从结果上看，复合纳米管材料表现出优于纯Ｍ〇Ｓ２纳米片和生??长在短的氮掺杂碳纳米管表面上的Ｍ〇Ｓ２纳米片的电磁波衰减性能。??Ｕ－Ｍｏ〇３??＇％、＇、樂＇＇為?入、，??－５８Ｃ?Ｉ?ｈ??＼??斗?Ｉ??＊?ｈｅａｔｉｎｇ?＾ｏｄｅｒ?ｋ?（ｌｏｗ?■??Ｐｙｒ＾ｉｅ?ｒｎｖ?３０?ｍｉｎ?Ｍ??ｓｏ
?第二章水滑石基纤维材料的制备及其电磁波吸收性能的研究???２．３．４材料的磁性能和电磁波吸收性能研究??—ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００?广?￣??４０＂?—?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００?／??—ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００?????＾?２０－?／??ｐ?１＾—???疆。?—??＂－——ｉ??．?７???－２００?０?２００??－１８０００?－１２０００?－６０００?０?６０００?１２０００?１８０００??Ｈ?（〇ｅ）??图２－７室温条件下ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００、ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００和ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００的磁滞回线图像。??Ｆｉｇｕｒｅ?２－７?Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｌｏｏｐｓ?ｏｆ?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００，?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００?ａｎｄ?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００?ａｔ?ｒｏｏｍ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．??图２－７是在室温条件下测量的三个样品的磁滞回线图像，三个样品均表现出典型??的铁磁性。ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００、ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００?和?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００?的饱和磁化强度（Ｍｓ）??由图中看出分别约是１６．７、３１．１和４７．５ｅｍｕ／ｇ，均小于ＦｅＮｂ?（ｌｌ〇ｅｍｕ／ｇ）和ＮｉＦｅ２〇４??（５０ｅｍｕ／ｇ）的＼４５值［９４】，这是由于材料中非磁性碳的引入，降低了磁性材料的饱和磁??化强度。同时，随着焙烧温度的升高，结晶度提高以及更多的磁性合金和尖晶石相生??成，由于铁磁性物质含量的增加，所以Ｍｓ值逐渐增大，这说明可以通过改变焙烧温??度来调节材料的磁性。ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００、ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００和ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００的矫顽力??（Ｈｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]吸波材料吸波机制及吸波剂性能优劣评价方法[J]. 王涛,张峻铭,王鹏,乔亮,唐丽云,薛德胜,李发伸. 磁性材料及器件. 2016(06)
博士论文
[1]磁性金属/介电复合材料的制备及电磁波吸收性能研究[D]. 周晨晖.浙江大学 2019
[2]石墨烯/中空金属化合物纳米复合材料的合成及其吸波特性[D]. 闫峰.哈尔滨工程大学 2019
[3]多元复合吸波材料电磁特性研究[D]. 罗辉.华中科技大学 2016
[4]水滑石拓扑转变与双金属催化材料的结构调控及性能强化[D]. 李长明.北京化工大学 2014
硕士论文
[1]碳纳米管/金属氧化物复合材料的制备及吸波性能研究[D]. 刘叶.安徽理工大学 2019
[2]铁钴金属/碳复合材料的制备及电磁波吸收性能[D]. 王逢源.哈尔滨工业大学 2019
[3]层状复合金属氢氧化物热致拓扑转变及记忆效应的理论及实验研究[D]. 孟庆婷.北京化工大学 2017
本文编号：3103123
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－６样品在１２０?°Ｃ反应（ａ和ｄ）?０?ｈ，（ｂ和ｅ）?２?ｈ和（ｃ和ｆ）?４?ｈ后的ＳＥＭ图像；（ｇ）?Ｃｏ９Ｓ８??纳米管生长机理的示意图
?第一章绪论???Ｚｈｏｕ等人［？报道了通过一种简便的自模板方法合成的多孔Ｃ〇９Ｓ８纳米管材料，如??图１－６。该材料具有较高的比表面积，大量的缺陷和较高的固有电导率，这些特征为??其在电磁波吸收领域的应用提供了巨大的潜力。由硫代乙酰胺释放的Ｓ２？离子与??Ｃｏ（Ｃ〇３）ｏ．５（ＯＨ）＿０．１１Ｈ２〇纳米棒前驱体上的Ｃｏ２＋离子发生反应，从而在纳米棒的表面??上形成小的Ｃ〇９Ｓ８纳米颗粒，在前驱体被完全消耗后形成Ｃ〇９Ｓ８纳米管状结构。由于??材料的孔隙率大，不仅可以满足重量轻的要求，而且可以实现阻抗匹配和介电损耗之??间的平衡，从而在较宽的频率范围内具有出色的电磁波吸收性能。??Ｌｉｕ等人［５（）］报道了一种通过阴离子交换反应在超长氮掺杂碳纳米管上生长ＭｏＳ２??纳米薄片的简单方法。如图１－７，利用低温聚合策略在超长Ｍｏ０３纳米带上涂覆聚吡咯??层，通过热解和溶剂热过程，Ｍ〇Ｓ２纳米片在超长的氮掺杂碳纳米管表面上生长，从而??产生了三维分层杂化结构。制成的氮掺杂纳米管的长度约为１００叫ｎ，?Ｍ〇Ｓ２纳米片的??长度和厚度分别为１７５?ｎｍ和７．５?ｎｍ。超长的氮掺杂碳纳米管互相连接形成导电网络??结构，微电流有效衰减了电磁波能量，Ｍ〇Ｓ２纳米片与超长碳纳米管的组合方式，相互??作用增加了消耗方式。从结果上看，复合纳米管材料表现出优于纯Ｍ〇Ｓ２纳米片和生??长在短的氮掺杂碳纳米管表面上的Ｍ〇Ｓ２纳米片的电磁波衰减性能。??Ｕ－Ｍｏ〇３??＇％、＇、樂＇＇為?入、，??－５８Ｃ?Ｉ?ｈ??＼??斗?Ｉ??＊?ｈｅａｔｉｎｇ?＾ｏｄｅｒ?ｋ?（ｌｏｗ?■??Ｐｙｒ＾ｉｅ?ｒｎｖ?３０?ｍｉｎ?Ｍ??ｓｏ
?第二章水滑石基纤维材料的制备及其电磁波吸收性能的研究???２．３．４材料的磁性能和电磁波吸收性能研究??—ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００?广?￣??４０＂?—?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００?／??—ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００?????＾?２０－?／??ｐ?１＾—???疆。?—??＂－——ｉ??．?７???－２００?０?２００??－１８０００?－１２０００?－６０００?０?６０００?１２０００?１８０００??Ｈ?（〇ｅ）??图２－７室温条件下ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００、ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００和ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００的磁滞回线图像。??Ｆｉｇｕｒｅ?２－７?Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｌｏｏｐｓ?ｏｆ?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００，?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００?ａｎｄ?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００?ａｔ?ｒｏｏｍ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．??图２－７是在室温条件下测量的三个样品的磁滞回线图像，三个样品均表现出典型??的铁磁性。ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００、ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００?和?ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００?的饱和磁化强度（Ｍｓ）??由图中看出分别约是１６．７、３１．１和４７．５ｅｍｕ／ｇ，均小于ＦｅＮｂ?（ｌｌ〇ｅｍｕ／ｇ）和ＮｉＦｅ２〇４??（５０ｅｍｕ／ｇ）的＼４５值［９４】，这是由于材料中非磁性碳的引入，降低了磁性材料的饱和磁??化强度。同时，随着焙烧温度的升高，结晶度提高以及更多的磁性合金和尖晶石相生??成，由于铁磁性物质含量的增加，所以Ｍｓ值逐渐增大，这说明可以通过改变焙烧温??度来调节材料的磁性。ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－５００、ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－７００和ＮｉＦｅ＠ＣＮＦ－９００的矫顽力??（Ｈｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]吸波材料吸波机制及吸波剂性能优劣评价方法[J]. 王涛,张峻铭,王鹏,乔亮,唐丽云,薛德胜,李发伸. 磁性材料及器件. 2016(06)
博士论文
[1]磁性金属/介电复合材料的制备及电磁波吸收性能研究[D]. 周晨晖.浙江大学 2019
[2]石墨烯/中空金属化合物纳米复合材料的合成及其吸波特性[D]. 闫峰.哈尔滨工程大学 2019
[3]多元复合吸波材料电磁特性研究[D]. 罗辉.华中科技大学 2016
[4]水滑石拓扑转变与双金属催化材料的结构调控及性能强化[D]. 李长明.北京化工大学 2014
硕士论文
[1]碳纳米管/金属氧化物复合材料的制备及吸波性能研究[D]. 刘叶.安徽理工大学 2019
[2]铁钴金属/碳复合材料的制备及电磁波吸收性能[D]. 王逢源.哈尔滨工业大学 2019
[3]层状复合金属氢氧化物热致拓扑转变及记忆效应的理论及实验研究[D]. 孟庆婷.北京化工大学 2017
本文编号：3103123
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