電子產(chǎn)品迅猛發(fā)展,在生產(chǎn)、生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和軍事各個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,由此產(chǎn)生的電磁輻射和電磁干擾在生活中危害人們的身體健康,影響電子設(shè)備的正常工作,尤其在軍事領(lǐng)域更是會影響軍事設(shè)備的正常工作,對國家和人民的安全造成威脅。而吸波材料因其在隱身、通信和信息處理技術(shù)中的應(yīng)用而受到廣泛關(guān)注。這些材料通常需要在納米尺度上進(jìn)行功能化,以獲得理想的介電和磁性能,從而誘導(dǎo)與入射電磁輻射的相互作用。本文綜述了近年來吸波材料的研究進(jìn)展,包括微波吸收的基本機(jī)理,常見的相互作用途徑,以及不同種類吸波材料進(jìn)行微波吸收的進(jìn)展和性能評估,展望了吸波材料的未來發(fā)展方向。單一材料用來做吸波劑效果并不理想,不同類的吸波材料都有各自的特點(diǎn)及應(yīng)用的局限性,而復(fù)合材料綜合了多種材料的優(yōu)異性能,同時其形態(tài)上的納米化又將大大增強(qiáng)吸波效果。要實(shí)現(xiàn)吸波材料薄、輕、寬、強(qiáng)的特性及滿足多頻譜范圍吸收、吸收強(qiáng)度高、價格低廉、耐高溫、抗輻射等更高性能的要求,需要制備納米復(fù)合吸波材料,通過調(diào)整材料的組分、配比、結(jié)構(gòu)等對其電磁性和吸波性進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,改善材料的綜合性能。同時也要兼容型多波段吸波材料的開發(fā)。能夠兼容米波、厘米波及毫米波等多波段吸收... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

吸波材料原理示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-8-收。目前，提高RGO基吸波材料的損耗能力與阻抗匹配特性主要是通過與其他材料復(fù)合，或者構(gòu)建多孔結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。3.1.1.1RGO/介電復(fù)合材料引入介電材料修飾RGO基吸波材料是提高其吸波性能的方法之一。Song等人[42]首先通過冷凍干燥法制備了三維的還原氧化石墨烯泡沫(RGO)，然后在RGO表面原位生長ZnO納米線，制備了三維RGO/ZnO復(fù)合材料。具體過程如圖3-1所示。這種獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)不僅有效地降低了RGO的團(tuán)聚和復(fù)合材料的密度，而且對阻抗匹配、介電損耗和電磁波在其內(nèi)部散射都有很大的貢獻(xiàn)，從而提高了微波吸收性能。三維RGO/ZnO復(fù)合材料在9.57GHz時，其反射損耗最小值為-27.8dB，匹配厚度為4.8mm，有效吸收帶寬4.2GHz，覆蓋整個X波段（8.2-12.4GHz）。Zhang[43]等人采用熱解法制備了RGO/NiO復(fù)合材料，NiO的粒徑約為10-50nm，均勻地分散在石墨烯納米薄片上，會產(chǎn)生較大的介電損耗和良好的匹配特性，通過對其進(jìn)行測試，結(jié)果表明，制備的RGO/NiO復(fù)合材料具有良好的吸波性能。RGO/NiO復(fù)合材料在10.6GHz下達(dá)到最小反射損耗值-55.5dB，匹配厚度為3.5mm。在匹配厚度為3.0mm時，RGO/NiO復(fù)合材料的有效吸收寬度為6.7GHz。RGO/NiO復(fù)合材料具有輕質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，是一種非常有前途的電磁波吸收材料。與無機(jī)納米材料的復(fù)合能改善RGO片層在基材中分散性差的問題，還可以調(diào)節(jié)材料阻抗匹配性，提高RGO的吸波性能。圖3-1三維RGO/ZnO復(fù)合材料合成過程示意圖[42]Chen等[44]在RGO片層表面原位生長α-Fe2O3納米球(RGO-Fe2O3)，其制備過程如圖3-2所示。Fe2O3納米球被包裹在RGO片層中形成特殊的三明治結(jié)構(gòu)。對其進(jìn)行吸波性能的測試，在6.1GHz時，RGO-Fe2O3的最小反射損耗達(dá)到-90.2dB，涂層的匹配厚度為4.5mm；當(dāng)涂層匹配厚度為2mm時，有效?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-9-GHz(11.3-18GHz)。與RGO相比，RGO-Fe2O3明顯具有更優(yōu)異的吸波性能，這主要是因?yàn)楠?dú)特的三明治結(jié)構(gòu)增加了RGO-Fe2O3的界面極化損耗。綜上所述，將介電材料與RGO復(fù)合，在一定程度上能夠改善RGO分散性差的缺點(diǎn)，同時可以提高RGO的阻抗匹配特性，并增加界面極化損耗，獲得優(yōu)異的吸波性能。圖3-2RGO-Fe2O3復(fù)合材料的制備過程示意圖[44]3.1.1.2RGO/磁性復(fù)合材料將磁性材料與RGO復(fù)合，可以增加材料的磁損耗特性，同時也可以提高其阻抗匹配特性。Yang等[45]采用一步水熱法合成了ZnFe2O4/RGO復(fù)合材料。ZnFe2O4的粒徑在10-30nm之間，且均勻地分布在RGO表面。在16.7GHz時，ZnFe2O4/RGO復(fù)合材料的最小RL達(dá)到-29.3dB，有效吸收帶寬為2.6GHz（15.4-18GHz），匹配厚度僅為1.6mm。ZnFe2O4/RGO復(fù)合材料的TEM圖和RL圖如3-3所示。圖3-3ZnFe2O4/RGO復(fù)合材料的TEM圖和RL圖[45]Kong等人[46]通過溶劑熱法制備了由γ-Fe2O3納米團(tuán)簇表面修飾的還原氧化石墨烯(reducedgrapheneoxide，簡稱rGO)納米薄片的二維復(fù)合物的SEM、TEM圖像如3-3所示，結(jié)果表明，得到的二維復(fù)合材料具有較強(qiáng)的電磁反射損耗和較寬的有效吸收頻帶，這主要是由于在rGO上組裝的膠體納米顆粒團(tuán)簇具有獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)。納米顆粒團(tuán)簇具有更多的界面，團(tuán)簇內(nèi)的界面極化和rGO的電導(dǎo)率損失是吸收電磁波的重要因素。材料在10.09GHz時達(dá)到反射損耗最小值-59.65dB，匹配厚度為2.5mm。


本文編號：3272595