本文關鍵詞：磁性納米復合微波吸收材料制備與性能研究

  更多相關文章： 磁性納米粒子 電磁參數(shù) 環(huán)氧樹脂 碳纖維 微波吸收性能

【摘要】：隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展,電磁干擾和信息泄露等問題日益嚴重,而微波吸收材料是解決上述問題的有效途徑之一,其中磁性納米粒子作為微波吸收劑兼具納米材料和磁性金屬的優(yōu)點,能在較寬的頻段內(nèi)實現(xiàn)對電磁波的吸收,被應用到微波吸波材料研究中。本文通過直流電弧等離子法制備Fe、Ni納米粒子(Fe、NiNPs)和Ni(C)納米膠囊(Ni(C)NCs),Fe、Ni納米粒子外層包覆氧化層,Ni(C)納米膠囊外層包覆高缺陷碳層。利用硅烷偶聯(lián)劑對Fe、Ni納米粒子表面改性以加強其分散性。利用改性后的Fe納米粒子(Fe NPs)為吸收劑,單向碳纖維布(CFs)為增強及電磁波反射相,制備了功能結構化碳纖維增強樹脂基納米復合平板,并測試其反射損耗。研究了含不同質量分數(shù)Ni和Ni(C)納米粒子的石蠟復合樣品的電磁波響應特性和吸收機制,發(fā)現(xiàn)Ni納米粒子以界面極化、空間電荷極化和偶極子極化為介電損耗機制,磁損耗主要來源于自然共振損耗和高頻渦流損耗,不同質量分數(shù)吸收劑／復合材料的復磁導率實部在8.2 GHz處有一交點,這是由于納米粒子的核殼結構所引起,Ni納米粒子以磁損耗為主。Ni(C)納米膠囊的高缺陷碳層存在明顯的介電弛豫現(xiàn)象,極化損耗特征明顯,缺陷成為極化中心,增強了空間電荷極化,另外界面極化和偶極子極化也得到增強,因此介電損耗增強,Ni(C)納米膠囊外層包覆的介電特性的碳層抑制了磁損耗。Ni(C)納米膠囊以介電損耗為主。Fe NPs/CFs/ER復合材料的吸波性能隨著Fe NPs的增加而提高,CFs吸收并反射部分電磁波,使Fe NPs多次吸收電磁波,同時納米粒子改變CFs表面的阻抗,提高阻抗匹配度,吸波性能隨CFs質量分數(shù)的增加而提高；CFs的存在使復合材料對電磁波的響應具有各向異性,表現(xiàn)為CFs垂直于電磁波入射方向時對電磁波強反射,進一步促進了Fe NPs的多重吸收,同時CFs極化并消耗特定電磁波,促進結構共振；吸收劑與CFs共存于復合結構中,可充分發(fā)揮吸收劑濃度梯度作用,實現(xiàn)阻抗?jié)u變,進而提高對電磁波的吸波。因此,可對Fe NPs濃度及其梯度分布、CFs鋪設方向等進行調控,可有效控制和提高電磁吸收性能,這為高性能功能結構化復合材料的設計和制備提供了重要依據(jù)。利用Ni NPs與Ni(C) NCs的電磁參數(shù)計算石蠟基復合平板的反射損耗,并與樹脂基復合平板實測值相比較,發(fā)現(xiàn)相同吸收劑質量分數(shù)和厚度下,由于石蠟與環(huán)氧樹脂的介電性不同帶來了吸波性能的不同,其中Ni(C)納米復合材料的吸波性能好于Ni納米復合材料,但其在固化過程中應加入稀釋劑增加流動性。
【關鍵詞】：磁性納米粒子 電磁參數(shù) 環(huán)氧樹脂 碳纖維 微波吸收性能
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9
• 1 緒論9-21
• 1.1 吸波材料概述9
• 1.2 電磁波吸收機制9-11
• 1.2.1 復介電常數(shù)9-10
• 1.2.2 復磁導率10-11
• 1.2.3 反射損耗計算方法11
• 1.3 吸波材料研究現(xiàn)狀11-19
• 1.3.1 納米吸收涂層12-15
• 1.3.2 結構型吸波材料15-19
• 1.4 本論文研究內(nèi)容及意義19-21
• 1.4.1 前期工作19
• 1.4.2 研究內(nèi)容及意義19-21
• 2 實驗方法21-26
• 2.1 實驗原材料及設備21-22
• 2.2 磁性納米粒子的制備及表征22-24
• 2.2.1 直流電弧等離子體法制備納米粒子22-23
• 2.2.2 磁性納米粒子的結構表征23
• 2.2.3 磁性納米粒子電磁參數(shù)測試23-24
• 2.3 樹脂基碳纖維增強納米復合材料平板制備24-26
• 2.3.1 磁性納米粒子表面改性24
• 2.3.2 碳纖維增強樹脂基納米復合材料平板制備工藝24-25
• 2.3.3 碳纖維增強樹脂基納米復合材料平板的反射損耗測試25-26
• 3 磁性納米粒子的表征及電磁性能分析26-42
• 3.1 磁性納米粒子的XRD、TEM分析26-28
• 3.2 磁性納米粒子分散性分析28-29
• 3.3 不同含量磁性納米粒子電磁參數(shù)分析29-40
• 3.3.1 復介電常數(shù)與極化機制29-35
• 3.3.2 復磁導率與磁損耗機制35-40
• 3.4 小結40-42
• 4 磁性納米粒子/碳纖維/樹脂吸波復合材料平板結構與性能42-61
• 4.1 Fe納米粒子/碳纖維/樹脂復合材料平板微觀結構42-43
• 4.2 Fe納米粒子/碳纖維/樹脂吸波復合材料平板吸波性能43-52
• 4.2.1 Fe納米粒子含量及濃度分布對吸波性能的影響43-44
• 4.2.2 碳纖維排布方向及含量對吸波性能的影響44-48
• 4.2.3 Fe納米粒子/碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料吸波性能48-52
• 4.3 Ni納米粒子/樹脂基復合材料吸波性能52-55
• 4.4 碳包覆Ni納米膠囊/樹脂基復合材料吸波性能55-57
• 4.5 FSS型復合材料制備與性能研究初探57-60
• 4.6 小結60-61
• 結論61-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況66-67
• 致謝67-68

【參考文獻】

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本文編號：1091956