煤基泡沫炭復(fù)合材料的制備及其吸波性能
本文關(guān)鍵詞:煤基泡沫炭復(fù)合材料的制備及其吸波性能
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【摘要】:隨著電磁污染的加劇及現(xiàn)代軍事的發(fā)展,亟需研究高性能的結(jié)構(gòu)型吸波材料用以滿足民用及軍事的需求。泡沫炭因獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)、密度輕、熱穩(wěn)定性高等特點(diǎn)而成為研究熱點(diǎn)。煤直接液化工藝是解決石油危機(jī)、煤潔凈利用的有效技術(shù)策略,但煤液化殘?jiān)?CLR)的再利用問(wèn)題影響了煤的利用率和工藝的經(jīng)濟(jì)效益。本文工作圍繞煤液化殘?jiān)嚓P(guān)原料開(kāi)展,采用模板法制備泡沫炭材料并研究其電磁性能,分別考察炭化溫度、金屬鹽含量及包覆環(huán)氧樹(shù)脂等因素對(duì)材料電磁特性及吸波能力的影響。采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等技術(shù)手段對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、形貌和吸波性能進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。本論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)以CLR的萃取物瀝青烯為碳源、聚氨酯泡沫為模板、硝酸鎳為金屬鹽制備由核殼結(jié)構(gòu)的碳包鎳納米顆粒構(gòu)筑的泡沫炭復(fù)合材料。碳包金屬納米顆粒呈球形或準(zhǔn)球形,分布均勻,粒徑約為50nm。通過(guò)調(diào)節(jié)炭化溫度和鎳鹽含量等調(diào)控泡沫炭的電磁參數(shù)及吸波能力。當(dāng)炭化溫度為750℃,鎳與瀝青烯的質(zhì)量比為10:100時(shí)制得的產(chǎn)物Ni10@CF吸波性能最優(yōu),當(dāng)頻率為14.3 GHz時(shí),最大衰減為-16dB,有效吸收頻寬超過(guò)5GHz。對(duì)Ni10@CF復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂層后,樣品的最大吸波損耗提升至-18.8dB,有效吸收帶寬超過(guò)8GHz。(2)以未經(jīng)任何化學(xué)處理的CLR為碳源采用模板法制備泡沫炭復(fù)合材料。泡沫炭較好地保持模板聚氨酯的三維結(jié)構(gòu),孔泡直徑約為400-600 μm。CLR中殘留催化劑磁黃鐵礦等組分轉(zhuǎn)變?yōu)殍F系顆粒均勻地分散于炭基體中,粒徑約為1-20μm。考察研究炭化溫度、鎳含量等對(duì)泡沫炭結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響。樣品CF750具有適宜的阻抗匹配及衰減特性,吸波性能良好,有效吸收帶寬約為5.8 GHz。通過(guò)引入少量的鎳顆?蛇M(jìn)一步優(yōu)化材料的電磁性能。(3)泡沫炭復(fù)合材料吸波機(jī)制可推測(cè)歸納為:泡沫炭的孔泡結(jié)構(gòu)如微波暗室,利于加強(qiáng)電磁波的多重反射及增加傳輸路徑;碳包鎳及鐵系顆粒等磁性物質(zhì)提升樣品磁損耗的同時(shí),與炭基體形成多重界面,增加界面極化及相應(yīng)的弛豫損耗;介電炭基體與磁性顆粒之間的協(xié)同效應(yīng),有利于阻抗匹配及微波吸收。
【關(guān)鍵詞】:煤液化殘?jiān)?/strong> 泡沫炭 微波吸收
【學(xué)位授予單位】:大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類(lèi)號(hào)】:TQ127.11;TB34
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 引言9-10
- 1 文獻(xiàn)綜述10-26
- 1.1 吸波材料10-14
- 1.1.1 吸波材料的吸波原理10-12
- 1.1.2 吸波材料的分類(lèi)12-14
- 1.2 炭素材料的吸波研究14-22
- 1.2.1 碳纖維14-15
- 1.2.2 碳納米管15-18
- 1.2.3 碳包金屬18-20
- 1.2.4 石墨烯20-22
- 1.3 泡沫炭22-24
- 1.3.1 泡沫炭的制備22-23
- 1.3.2 泡沫炭的吸波研究23-24
- 1.4 論文選題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容24-26
- 2 實(shí)驗(yàn)部分26-30
- 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備26-27
- 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料26
- 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備26-27
- 2.2 表征方法27-28
- 2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)27
- 2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)27
- 2.2.3 X射線衍射(XRD)27
- 2.2.4 熱重分析(TGA)27
- 2.2.5 元素分析27-28
- 2.3 電磁性能測(cè)試28-30
- 2.3.1 電磁參數(shù)測(cè)試28
- 2.3.2 吸波性能檢測(cè)28-30
- 3 核殼納米膠囊構(gòu)筑三維泡沫炭復(fù)合材料及吸波應(yīng)用30-44
- 3.1 實(shí)驗(yàn)部分31-32
- 3.1.1 泡沫炭的制備31
- 3.1.2 碳包鎳泡沫炭復(fù)合材料的制備31
- 3.1.3 碳包鎳泡沫炭/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備31-32
- 3.2 結(jié)果與討論32-43
- 3.2.1 炭化溫度對(duì)吸波性能的影響32-36
- 3.2.2 Ni@C的吸波性能36-41
- 3.2.3 Ni@C/ER的吸波性能41-43
- 3.3 本章小結(jié)43-44
- 4 煤液化殘?jiān)鼮樘荚春铣膳菽繌?fù)合吸波材料44-56
- 4.1 實(shí)驗(yàn)部分44-45
- 4.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及性質(zhì)44-45
- 4.1.2 泡沫炭復(fù)合材料的制備45
- 4.2 結(jié)果與討論45-55
- 4.2.1 泡沫炭的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)45-52
- 4.2.2 摻鎳泡沫炭的結(jié)構(gòu)及吸波性能52-55
- 4.3 本章小結(jié)55-56
- 結(jié)論56-57
- 參考文獻(xiàn)57-64
- 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況64-65
- 致謝65-66
- 作者簡(jiǎn)介66-67
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本文編號(hào):948431
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