泡沫鎳基復合材料的制備及吸波性能
發(fā)布時間：2022-01-03 19:36
在當前所研究的吸波材料中,良導體材料具備優(yōu)秀的電導衰減能力,但高電導率產生的差阻抗匹配特性限制了這類材料在吸波領域的發(fā)展,甚至這類材料沒有得到足夠的重視,因此改善具有高導電性的吸波材料的阻抗匹配具有非常深遠的研究意義。商用的泡沫鎳材料（Nickle foam,NF）具備穩(wěn)定的力學性能和彼此互聯(lián)的三維導電網(wǎng)絡骨架,但其本身的阻抗匹配性較差,因此通過對其包覆多孔碳、Zn O和石墨烯片（Graphene sheet,GS）等介電材料層,在不破壞其本身優(yōu)異的結構優(yōu)勢下引入介電損耗機制,改善阻抗匹配,同時保留泡沫鎳優(yōu)異的衰減能力。本文通過對C-Zn O@NF復合材料的制備工藝進行優(yōu)化并研究其包覆層厚度對吸波性能的影響。對GS@NF復合材料的制備工藝進行簡單探索,通過模擬的方法,研究結構變量對泡沫鎳吸波性能的影響并探索石墨烯包覆層厚度對GS@NF復合材料吸波性能的影響。通過形貌和物相的表征,將制備工藝中的溶液體系、攪拌時間、Zn（NO3）2濃度和熱處理溫度分別優(yōu)化為:水溶液,1min,25°C,0.0375M,500°C,可得到多界面異相結構的C-Zn O@NF復合材料。通過增加包覆次數(shù)增加包覆層...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
極化粒子與頻率變化的關系圖[17]
烯結構中得到氮摻雜石墨烯（NG）。將NG與石蠟復合制備吸波材料并測試其吸波性能，吸波性能結果表明（如圖1-2），厚度為3mm的NG吸波樣品的反射損耗曲線峰值可達-11.3dB，有效吸收頻段為12.2-14.3GHz，吸波性能遠優(yōu)異于單一組分的rGO。NG吸波性能的提升歸功于以下三點：首先，氮摻雜使得石墨烯具備一定的磁性，其界面阻抗匹配的改善使得進入石墨烯內部電磁波的量變多；其次，氮原子使石墨烯片產生許多缺陷，這些缺陷可成為極化中心發(fā)生極化弛豫，從而耗散電磁波；最后，剩余含氧官能團通過偶極子極化作用進一步衰減電磁波。圖1-2GO、rGO和NG的衰減系數(shù)和吸波性能[27](a)衰減系數(shù)；(b)吸波性能Yu等人[28]通過原位聚合的方法將聚苯胺（PANI）納米棒垂直生長在石墨烯表面可得到G/PANI復合材料，厚度為2.5mm的G/PANI吸波樣品的反射損耗在寬達10.6GHz頻率范圍內均小于20dB，甚至其最小值可達-45.1dB。他們認為，G/PANI(a)(b)
復合材料。吸波性能結果表明（圖1-3(a)），厚度為2.0mmrGO-Fe3O4復合材料吸波層在10.4-13.2GHz測試頻率范圍內的反射損耗均小于-10dB。rGO和Fe3O4分別是典型的介電和磁性材料，rGO-Fe3O4復合材料同時具備兩者特有的損耗機制且其電磁的互補作用可以有效加強界面的阻抗匹配。此外，F(xiàn)e3O4使得石墨烯片層產生更多缺陷（如圖1-3(b)），缺陷處可以引發(fā)多重散射和界面極化；原位生長的Fe3O4可以抑制納米片層石墨烯團聚，增大了復合材料的比表面積，可實現(xiàn)電磁波在石墨烯片層處反復多次的反射，提高了電磁波被吸波劑損耗的機會。圖1-3rGO-Fe3O4的吸波性能及吸波機理示意圖[29](a)吸波性能；(b)吸波機理示意圖（2）多孔碳材料及其復合材料生物質和高分子有機物材料本身含有大量的碳原子，經過熱處理后，容易形成含有豐富介孔和微孔的碳骨架結構。相比于其他多功能化的碳家族材料（如石墨烯、碳納米管和碳纖維），多孔碳無論從成本、制備、環(huán)保還是性能方面均可圈可點，并且可通過改變碳化程度來實現(xiàn)其導電性和復介電常數(shù)的可控性，因此，多孔碳在吸波材料中的競爭優(yōu)勢也越來也突出�？紤]到單純碳原子或多孔碳結構有限的電磁損耗機制，研究者們將其研究思路轉變到多孔碳基復合材料，直接煅燒含有金屬離子或其他吸波劑的有機物，得到其他粒子鑲嵌碳的多孔結構或碳殼包覆結構，從而抑制了納米微粒的團聚傾向，同(a)(b)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]新型涂覆型雷達吸波材料的研究進展[J]. 班國東,劉朝輝,葉圣天,王飛,賈藝凡,丁逸棟,林銳. 表面技術. 2016(06)
[2]美國航空母艦之四十七 CV-59“福萊斯特”號[J]. 海天. 艦載武器. 2006(07)
[3]千米外還原圖像 計算機電磁泄密不容忽視[J]. 中國會計電算化. 2003(02)
博士論文
[1]納米碳基復合材料微結構調控與吸波性能[D]. 馮唯.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]二氧化錳納米結構的制備與吸波性能研究[D]. 周敏.蘭州大學 2012
碩士論文
[1]二氧化鈦基納米復合粉體的制備及其吸波性能研究[D]. 諶佳榮.天津大學 2009
[2]一個保密單位網(wǎng)絡財務現(xiàn)狀及安全保障體系研究[D]. 彭秀剛.貴州大學 2006
本文編號：3566856
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
極化粒子與頻率變化的關系圖[17]
烯結構中得到氮摻雜石墨烯（NG）。將NG與石蠟復合制備吸波材料并測試其吸波性能，吸波性能結果表明（如圖1-2），厚度為3mm的NG吸波樣品的反射損耗曲線峰值可達-11.3dB，有效吸收頻段為12.2-14.3GHz，吸波性能遠優(yōu)異于單一組分的rGO。NG吸波性能的提升歸功于以下三點：首先，氮摻雜使得石墨烯具備一定的磁性，其界面阻抗匹配的改善使得進入石墨烯內部電磁波的量變多；其次，氮原子使石墨烯片產生許多缺陷，這些缺陷可成為極化中心發(fā)生極化弛豫，從而耗散電磁波；最后，剩余含氧官能團通過偶極子極化作用進一步衰減電磁波。圖1-2GO、rGO和NG的衰減系數(shù)和吸波性能[27](a)衰減系數(shù)；(b)吸波性能Yu等人[28]通過原位聚合的方法將聚苯胺（PANI）納米棒垂直生長在石墨烯表面可得到G/PANI復合材料，厚度為2.5mm的G/PANI吸波樣品的反射損耗在寬達10.6GHz頻率范圍內均小于20dB，甚至其最小值可達-45.1dB。他們認為，G/PANI(a)(b)
復合材料。吸波性能結果表明（圖1-3(a)），厚度為2.0mmrGO-Fe3O4復合材料吸波層在10.4-13.2GHz測試頻率范圍內的反射損耗均小于-10dB。rGO和Fe3O4分別是典型的介電和磁性材料，rGO-Fe3O4復合材料同時具備兩者特有的損耗機制且其電磁的互補作用可以有效加強界面的阻抗匹配。此外，F(xiàn)e3O4使得石墨烯片層產生更多缺陷（如圖1-3(b)），缺陷處可以引發(fā)多重散射和界面極化；原位生長的Fe3O4可以抑制納米片層石墨烯團聚，增大了復合材料的比表面積，可實現(xiàn)電磁波在石墨烯片層處反復多次的反射，提高了電磁波被吸波劑損耗的機會。圖1-3rGO-Fe3O4的吸波性能及吸波機理示意圖[29](a)吸波性能；(b)吸波機理示意圖（2）多孔碳材料及其復合材料生物質和高分子有機物材料本身含有大量的碳原子，經過熱處理后，容易形成含有豐富介孔和微孔的碳骨架結構。相比于其他多功能化的碳家族材料（如石墨烯、碳納米管和碳纖維），多孔碳無論從成本、制備、環(huán)保還是性能方面均可圈可點，并且可通過改變碳化程度來實現(xiàn)其導電性和復介電常數(shù)的可控性，因此，多孔碳在吸波材料中的競爭優(yōu)勢也越來也突出�？紤]到單純碳原子或多孔碳結構有限的電磁損耗機制，研究者們將其研究思路轉變到多孔碳基復合材料，直接煅燒含有金屬離子或其他吸波劑的有機物，得到其他粒子鑲嵌碳的多孔結構或碳殼包覆結構，從而抑制了納米微粒的團聚傾向，同(a)(b)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]新型涂覆型雷達吸波材料的研究進展[J]. 班國東,劉朝輝,葉圣天,王飛,賈藝凡,丁逸棟,林銳. 表面技術. 2016(06)
[2]美國航空母艦之四十七 CV-59“福萊斯特”號[J]. 海天. 艦載武器. 2006(07)
[3]千米外還原圖像 計算機電磁泄密不容忽視[J]. 中國會計電算化. 2003(02)
博士論文
[1]納米碳基復合材料微結構調控與吸波性能[D]. 馮唯.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]二氧化錳納米結構的制備與吸波性能研究[D]. 周敏.蘭州大學 2012
碩士論文
[1]二氧化鈦基納米復合粉體的制備及其吸波性能研究[D]. 諶佳榮.天津大學 2009
[2]一個保密單位網(wǎng)絡財務現(xiàn)狀及安全保障體系研究[D]. 彭秀剛.貴州大學 2006
本文編號：3566856
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