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我國在吸波材料研究領域的研究進展

2018-1-29 18:31:00      點擊:

樹枝狀多層次鐵基材料及其吸波性能曲線

   北京師範大學與北京理工大學和美國特拉華州立大學等高校合作,通過氧化還原等方法實現了從alpha-Fe2O3到Fe、Fe3O4 和gama-Fe2O3的相轉變。轉變後的鐵基材料仍具有Alpha-Fe2O3的樹枝狀結構,且擁有優異的電磁波吸收性能。


二相與三相異質結構示意圖

   在碳納米管(CNT)表麵/內部引入第二相、構造異質結構的方法常被用來提高材料對電磁波的介電損耗和磁損耗能力。北京理工大學曹茂盛教授(通訊作者)構造了Fe3O4/多壁碳納米管(MWCNT)二相異質結構和聚苯胺(PANI)/ Fe3O4/MWCNT三相異質結構並比較了二者電磁波吸收性能的差異,使對異質結和吸波性能之間的關係的認識更加深入。

溶劑熱法合成磁性石墨烯

   石墨烯因其高介電損耗特性可被作為電磁波吸收劑來使用,然而缺乏磁性及磁損耗能力這一缺點卻限製了其應用。南京航空航天大學何建平教授(通訊作者)采用了較為簡便的溶劑熱法將磁性Fe3O4鍵合在石墨烯表麵,合成除了層狀磁性石墨烯。Fe3O4的引入不僅改善了阻抗匹配,還增加了磁損耗能力,使得電磁波吸收能力大幅度提高。

不同厚度下溫度及填料含量對微波吸收性能的影響

    北京理工大學曹茂盛教授(通訊作者)團隊製備了多壁碳納米管(MWCNT)/二氧化矽(SiO2)複合材料,並研究了X波段(8.2-12.4GHz)內,溫度(100-500℃)對材料介電及微波損耗行為的影響。結果表明:MWCNT含量和溫度通過改變電子傳遞及電導率而影響材料的電磁波傳輸和損耗能力。此文不僅為設計微波損耗材料提供了一個技術方向,也表明了CNT基複合材料在微波損耗材料方麵具有極大應用價值。

NiFe2O4納米顆粒-石墨烯複合材料(a)和NiFe2O4納米棒-石墨烯複合材料(b)的吸波性能

   北京理工大學趙芸(通訊作者)采用較為簡便的一步水熱法合成了NiFe2O4納米棒-石墨烯複合材料,並研究了其吸波性能。該材料的磁飽和強度和矯頑力分別為22.5 emu g-1 和48.67 Oe。與NiFe2O4納米顆粒-石墨烯複合材料相比,NiFe2O4納米棒-石墨烯複合材料具有更優異的微波吸收性能。當厚度為2mm時,該材料的具有最小反射損耗(RL) -29.2 dB(16.1 GHz處)和有效吸收頻寬(RL<-10)4.4GHz (13.6 - 18 GHz)。

核殼結構Fe3O4@C複合材料及其吸波性能

    哈爾濱工業大學杜耘辰(通訊作者)先在Fe3O4表麵進行原位聚合,使酚醛樹脂包覆其上,隨後進行高溫碳化處理,製備出了具有核殼結構的Fe3O4@C複合材料。此材料的殼體的厚度可通過聚合過程中改變間苯二酚的質量分數來調控。對該材料的吸波性能研究結果表明:在Fe3O4上包覆碳殼不僅提高了複介電常數,而且改善了阻抗匹配特性,產生了多重鬆弛過程從而提高了微波吸收能力。此外,在Fe3O4@C核殼結構中,一個優選的殼體厚度會產生特殊的介電行為,賦予材料更強的反射損耗。


γ-Fe2O3/RGO複合材料形貌及其吸波性能

    巨大的界麵、高介電損耗和較低的密度等優點使得石墨烯可作為電磁波吸收劑來使用。但石墨烯的導電性和電磁參數較大,很難滿足阻抗匹配的特性。西北工業大學殷小瑋(通訊作者)采用溶劑熱法將還原氧化石墨烯(RGO)納米片與表麵改性後的γ-Fe2O3膠體納米簇結合。交替納米簇組裝在RGO表麵的特殊結構賦予了這種二維雜化體較低的反射係數和較寬的有效頻寬。而對電磁波的吸收主要來源於納米顆粒簇之間的界麵極化和RGO的電導損耗。


石墨烯泡沫的介電特性及其損耗機理

    南開大學化工係黃毅教授(通訊作者)采用冷凍幹燥、高溫碳化處理的方法製備出了三維石墨烯泡沫材料。多孔結構構建的三維導電網絡賦予了該材料極寬的有效吸收頻寬(60.5 GHz)和可調節的微波吸收特性。此外,該三維石墨烯泡沫還具有良好的可壓縮性。


蒸汽擴散法製備CoFe2O4空心球/石墨烯複合材料及其機理

    北京理工大學趙芸(通訊作者)采用蒸汽擴散法並輔之以高溫煆燒,製備出了CoFe2O4空心球/石墨烯複合材料。CoFe2O4空心球的直徑在500nm左右,殼體厚度約50nm,該方法成功地將CoFe2O4空心球均勻地分散在石墨烯片表麵,並賦予的複合材料良好的電磁波吸收性能。