發(fā)布時間：2018-06-12 11:00

  本文選題：納米材料 + 原位復合�。� 參考：《河南大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著信息工程的迅猛發(fā)展,開發(fā)吸收頻帶寬、厚度薄、吸收能力強、質量輕的電磁吸收材料已經引起世界各國的關注。納米材料,特別是磁性納米金屬材料,由于具有獨特的光、電、磁等物理學性能,成為材料領域的研究重點。然而,一方面,磁性納米金屬由于本征磁性和大比表面積,容易引起團聚,從而難以實現(xiàn)其與電磁波的充分交互作用,體現(xiàn)不出很好的吸波性能;另一方面,單一的磁性金屬材料環(huán)境穩(wěn)定性差,且對電磁波的耗散能力有限,很難滿足高性能電磁波吸收材料的要求。這些都大大限制了磁性納米金屬材料在吸波等領域的應用研究。鑒于此,本論文擬采用原位復合的方法,選擇具有不同電磁波損耗機制的材料作為分散介質,在控制納米磁性金屬顆粒尺寸大小、保證良好分散及其穩(wěn)定性的同時,賦予材料更多的電磁耗散機制,提高復合材料的吸波性能。通過系統(tǒng)研究材料組成、制備條件等因素對復合材料的結構、性能的影響,實現(xiàn)對材料性能的調控,制備具有理想性能的電磁吸波材料。具體研究內容和結果如下:1.以六水硝酸鎳為鎳源,蔗糖為碳源,將二者按照一定比例混合均勻,得到前驅體。然后,在氫氬混合氣氛中,將前驅體高溫碳化還原,一步得到Ni-C復合納米材料。結果表明,復合納米材料中,鎳納米顆粒均勻的分布在碳基體中,且隨著鎳比例的升高,鎳納米顆粒的尺寸增加。這是因為蔗糖在高溫碳化過程中所形成的碳對Ni納米顆粒的生長和團聚起到了很好的抑制和隔離作用。通過對產物的磁性和電磁性能研究,結果表明:前驅體比例對Ni的尺寸及復合材料的磁性和電磁性能具有很大的影響,通過優(yōu)化前驅體比例,可以得到電磁吸波性能很好的碳鎳復合材料。例如,樣品N5,當吸波層厚度為4mm時,在4.16GHz處是最大反射損耗可達-39.98d B,反射損耗在2.28-6.56GH,8.32-10.88GHz范圍內均小于-10d B,表明是一種它是一種理想的電磁吸波材料。2.鑒于碳和鎳材料都具有較好的導電性能,不利于實現(xiàn)復合材料與空間的阻抗匹配特性,在上述工作基礎上,通過在碳鎳體系中引入透波材料Si O2,研究Si O2對復合材料磁性和電磁性能影響。作為一種絕緣的透波材料,Si O2的引入增加電磁波在復合材料內部的通過路徑,有利于電磁波的進入復合材料內部,因此有利于保障吸波劑與電磁波之間充分的交互作用。研究結果表明,適當比例Si O2的加入可以起到進一步提高納米鎳顆粒的分散,調控Ni納米顆粒尺寸的作用,但過量Si O2的引入會降低復合材料中有效吸波劑的比例而影響復合材料整體的吸波性能。在Si O2的含量為0.3ml的條件下(S-0.3),當復合材料吸波層厚度為5mm時,在14.16GH處最大RL值可達-32.3d B,顯示其對入射電磁波的吸收可達99%以上,說明得到的復合材料具有優(yōu)異的吸波性能。3.通過液相還原法制備Ni/Si O2復合物,將其作為前驅體于流動的NH3氣氛中,利用氮化鎳的熱分解性能,通過調節(jié)氮化溫度和氮化時間得到了一系列不同氮化程度的Ni3N/Si O2復合納米材料以及不同比例的Ni-Ni3N/Si O2納米復合材料,并對其進行了磁性和電磁性能的研究。結果表明,純相Ni3N是一種典型的介電損耗材料,不具有靜態(tài)鐵磁性和動態(tài)磁損耗。此外,Ni3N的動態(tài)介電性能與其氮化程度具有很大關系,隨著氮化程度完全,其介電性能也依次增強。考慮到Ni3N的熱分解性,在一定溫度下,將氮化鎳進行部分分解,制備得到系列Ni-Ni3N/Si O2復合材料,結果表明,通過適當?shù)膬?yōu)化,制備得到的Ni-Ni3N/Si O2復合材料表現(xiàn)出優(yōu)于Ni/Si O2和Ni3N/Si O2的電磁性能。
[Abstract]:With the rapid development of information engineering, the development of electromagnetic absorbing materials with wide absorption band, thin thickness, strong absorbability and light mass has attracted the attention of all countries in the world. As a result of the intrinsic magnetic and large specific surface area, the sexual nano metal can easily cause reunion, thus it is difficult to realize its full interaction with the electromagnetic wave and can not show good absorbing property. On the other hand, the environment stability of the single magnetic metal material is poor, and the dissipation capacity of the electromagnetic wave is limited, it is difficult to meet the high performance electromagnetic wave absorbing material. The application of magnetic nano metal materials in absorbing wave and other fields is greatly restricted. In view of this, this paper uses in situ composite method to select materials with different electromagnetic wave loss mechanism as dispersion medium to control the size of nano magnetic metal particles and ensure good dispersion and stability. More electromagnetic dissipation mechanism is given to the material to improve the absorbing properties of composite materials. Through the systematic study of the composition of materials, the influence of preparation conditions on the structure and properties of the composites, the control of the properties of the materials and the preparation of the electromagnetic wave absorbing materials with ideal properties are made. The specific content and results are as follows: 1. with six nickel nitrate For the nickel source and sucrose as the carbon source, the precursor was obtained by mixing the two in a certain proportion. Then, the precursor was reduced by carbonization at high temperature in the mixture atmosphere of hydrogen and argon. The Ni-C composite nanomaterials were obtained one step. The results showed that the nickel nanoparticles were evenly distributed in the carbon matrix in the composite nanomaterials, and with the increase of nickel ratio, nickel nanoparticles were increased. The size of the particles increases. This is because the carbon formed in the process of high temperature carbonization has played a very good inhibition and isolation effect on the growth and agglomeration of Ni nanoparticles. By studying the magnetic and electromagnetic properties of the products, the results show that the ratio of precursors has a great effect on the size of Ni and the magnetic and electromagnetic properties of the composites. Sound, by optimizing the ratio of the precursor, the carbon nickel composite material with good electromagnetic wave absorption can be obtained. For example, when the thickness of the absorbing layer is 4mm, the maximum reflection loss can reach -39.98d B at 4.16GHz, and the reflection loss is smaller than -10d B within the 2.28-6.56GH and 8.32-10.88GHz range, indicating that it is an ideal electromagnetic wave absorption. Material.2. has good conductivity in both carbon and nickel materials and is not conducive to the impedance matching characteristics of composite materials and space. On the basis of the above work, the effect of Si O2 on the magnetic and electromagnetic properties of composite materials is studied by introducing Si O2 into the carbon nickel system. The introduction of Si O2 is added as an insulating material. The passing path of electromagnetic wave in the composite is beneficial to the entry of electromagnetic wave into the composite material, so it is beneficial to ensure the full interaction between the absorbing agent and electromagnetic wave. The results show that the addition of Si O2 can further improve the dispersion of nanoscale nanoparticles and regulate the size of Ni nanoparticles. However, the introduction of excess Si O2 will reduce the ratio of effective absorbents in the composite and influence the absorption properties of the composite. When the content of Si O2 is 0.3ml (S-0.3), when the thickness of the composite absorbing layer is 5mm, the maximum RL can reach -32.3d B at 14.16GH, indicating that the absorption of the incident electromagnetic wave can reach more than 99%. The composite material has excellent wave absorption properties.3. by liquid phase reduction method to prepare Ni/Si O2 complex, which is used as precursor in the flow of NH3 atmosphere, using the thermal decomposition properties of nickel nitride, and by adjusting the nitriding temperature and nitriding time, a series of Ni3N/Si O2 composite nanomaterials with different nitriding degrees and different proportions are obtained. The magnetic and electromagnetic properties of Ni-Ni3N/Si O2 nanocomposites have been studied. The results show that the pure phase Ni3N is a typical dielectric loss material with no static ferromagnetism and dynamic magnetic loss. In addition, the dynamic dielectric properties of Ni3N are closely related to the degree of nitriding. With the complete nitriding degree, the dielectric properties are also In turn, taking into account the thermal decomposition of Ni3N, a series of Ni-Ni3N/Si O2 composites are prepared by partial decomposition of nickel nitride at a certain temperature. The results show that, by proper optimization, the prepared Ni-Ni3N/Si O2 composites exhibit better electromagnetic properties than Ni/Si O2 and Ni3N/ Si O2.
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TB33

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本文編號：2009442