隨著當(dāng)代社會(huì)的高速發(fā)展,電磁波污染已經(jīng)成為了一個(gè)影響人們生活的嚴(yán)重的社會(huì)問題。在軍事領(lǐng)域,雷達(dá)探測(cè)技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)要求戰(zhàn)場(chǎng)上的大型軍事裝備避免被敵方發(fā)現(xiàn),成為了一個(gè)贏得現(xiàn)代戰(zhàn)爭的重要因素。因此,電磁屏蔽及吸波材料應(yīng)運(yùn)而生。自20世紀(jì)60年代以來,吸波材料便受到了研究者廣泛的關(guān)注,研制出具有更加優(yōu)異性能的吸波材料,實(shí)現(xiàn)吸波材料“薄、輕、寬、強(qiáng)”的總目標(biāo),對(duì)民用以及軍用領(lǐng)域都具有重要的價(jià)值。本文研究制備了一種電磁功能化的碳納米纖維,采用化學(xué)共沉淀的方法將四氧化三鐵覆載到碳納米纖維的表面,隨后采用原位聚合的方法引入聚苯胺包覆層,制備出具有三相異質(zhì)結(jié)構(gòu)的PANI@Fe_3O_4@CNFs納米粒子。FT-IR、XRD、XPS、SEM等測(cè)試表明納米粒子的成功合成且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好。選取綜合性能優(yōu)異的環(huán)氧樹脂作為基體,將PANI@Fe_3O_4@CNFs作為吸波填料制備吸波復(fù)合材料。結(jié)果表明,隨著填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,材料的吸波性能隨之提升。當(dāng)填料含量為15 wt%,材料厚度為2 mm時(shí),反射損耗的最小值為-23.7 dB,所對(duì)應(yīng)的頻率為13.6 GHz,小于-10 dB的有效吸收頻帶為3.7 GHz(從11.9到15.6 GHz)。在納米粒子上包覆聚苯胺后,有助于提高納米粒子與環(huán)氧樹脂之間的相容性,調(diào)節(jié)材料的阻抗匹配,增強(qiáng)電磁波在納米粒子內(nèi)部的衰減損耗,提升材料的吸波性能。隨后,將羰基鐵粉磁性材料與PANI@Fe_3O_4@CNFs納米粒子共混作為吸波劑研究復(fù)合材料的吸波性能。結(jié)果表明,固定PANI@Fe_3O_4@CNFs納米粒子含量為5 wt%,隨著羰基鐵粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,復(fù)合材料吸波效果隨之提升。當(dāng)羰基鐵粉含量為50 wt%,材料厚度為2 mm時(shí),反射損耗最小值為-15.9 dB,所對(duì)應(yīng)的頻率為11.6 GHz,有效吸收帶寬為3.7 GHz(從10.2到13.9 GHz),該試樣記為PFC-CIP50。材料的磁損耗為在低頻區(qū)的自然共振以及高頻區(qū)的渦流損耗。引入PFC納米粒子后,在保證磁導(dǎo)率的情況下提升了材料的介電常數(shù),增強(qiáng)阻抗匹配和衰減特性,在保證吸波效果的情況下降低了材料的密度。結(jié)合超材料理論,選取磁性PFC-CIP50復(fù)合材料,將其圖案化處理設(shè)計(jì)一種具有人工周期結(jié)構(gòu)的雙層超材料寬頻吸波體(MMA)。采用數(shù)值仿真方法研究了周期結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)超材料吸波體性能的影響。結(jié)果表明,MMA的吸收帶寬為11.2GHz(從6.8到18 GHz)。隨厚度的增加,吸波曲線向低頻移動(dòng),可通過對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)吸收峰位置的改變。隨后,將方形開口金屬諧振環(huán)與MMA結(jié)合,將吸波頻段進(jìn)一步拓寬0.5 GHz,可實(shí)現(xiàn)C波段吸收峰的可控設(shè)計(jì)。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ342.742;TB33
【部分圖文】：

單層吸波材料表面的傳播示意圖，當(dāng)磁波會(huì)在材料的表面發(fā)生反射和透到吸波材料的內(nèi)部，在金屬背襯以部反射過程中，電磁波會(huì)在吸波材與自由空間的界面時(shí)也會(huì)出現(xiàn)透射，進(jìn)行有效吸收需滿足兩個(gè)條件：1），需要材料的阻抗與空氣的阻抗相近后需要被快速而完全的損耗，即衰需材料的rrε = μ，但對(duì)于實(shí)際情況行設(shè)計(jì)提升，而材料的磁導(dǎo)率則很難時(shí)會(huì)出現(xiàn)變化，故在使用頻段內(nèi)完計(jì)保持相近。若要電磁波在材料中ε ′′ 與μ′′ 較大。綜上，對(duì)吸波材料的計(jì)才能得到優(yōu)異的吸波效果。需要根

的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖 (a)金剛石 (b)石墨 (c)無定型碳 (d)碳納米碳納米管 (f)石墨烯hemical structure of the carbon based materials (a) diamond (hous carbon (d) carbon nanofiber (e) carbon nanotube (f) gra等在室溫下合成了具有三維多孔互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的還原氧O4復(fù)合材料。所合成的 Fe3O4粒徑在 5-10 nm 之間，均勻表面。研究結(jié)果表明相比傳統(tǒng)的覆載形式這種三維結(jié)構(gòu)據(jù)能。在頻率 10.1 GHz、匹配厚度為 2.5 mm 時(shí)材料的oss，RL）達(dá)到-47.9dB。對(duì)于吸波材料，RL 為-5dB 則表收，我們認(rèn)為 RL 在-10 dB 以下即電磁波能量有 90 %以吸波頻段。Zhu[42]等采用原位反應(yīng)的方法將 Si 和多壁碳一維的具有多孔結(jié)構(gòu)的 MWCNT/SiC 納米復(fù)合材料，隨到 400℃，所合成的納米粒子吸波帶寬增加。吸波性能主的缺陷以及 SiC 與 MWCNTs 間界面的協(xié)同作用所產(chǎn)生的

全還原態(tài)（leucoemeraldine，LEB），表現(xiàn)為電絕緣體；當(dāng) y=0 時(shí)，聚苯胺全氧化態(tài)， 分子內(nèi)為“苯—醌”交替式排列（pernigraniline，PE），也表現(xiàn)緣體；當(dāng) y=0.5 時(shí)，聚苯胺處于中間氧化態(tài)，也就是本征態(tài)聚苯胺。僅有征態(tài)聚苯胺能夠通過質(zhì)子酸摻雜發(fā)生從絕緣態(tài)到導(dǎo)電態(tài)的突變，而其他氧電導(dǎo)率的躍遷程度則較小。聚苯胺具有獨(dú)特的氧化還原可逆性，即在一定各種結(jié)構(gòu)可以發(fā)生相互之間的轉(zhuǎn)化。
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本文編號(hào)：2869259