LTCC用介电/铁磁复合材料的研究进展

在介绍介电/铁磁复合材料在LTCC应用前景的基础上,阐述了作为LTCC器件材料的介电相材料和铁磁相材料所必须具备的特性.综述了常见的LTCC介电/铁磁复合材料体系和复合工艺.指出了研究中存在的问题以及今后主要研究方向——寻找新的复合体系.并指出介电/铁磁复合材料也可以应用在吸波材料上.     

雷达吸波复合材料和雷达吸波结构(RAS)的研制与发展

一、前言 雷达吸波复合材料和雷达吸波结构以及精心设计的外形是缩减隐身飞机RCS的主要技术措施.基体树脂、增强纤维和填充剂(包括吸收剂)的介电性能和磁性能是雷达吸波复合材料和雷达吸波结构的雷达传输和介电透射特性的关键因素;吸收剂的类型和含量、颗粒形状和大小以及颗粒在基体中的分散方法也是材料的雷达传输和介电透射特性的重要问题;精确控制纤维的传导     

石墨烯基吸波复合材料的研究新进展

传统吸波材料因密度大、吸收强度弱以及吸收频带窄问题限制其应用发展。石墨烯作为碳家族的同素异形体,其零带隙结构使之具备优异的电性能。因此作为介电损耗型吸波机制的石墨烯与磁损耗型材料进行复合,通过两者的协同作用实现吸波体吸波性能的提升,进而满足当前吸波材料"轻、薄、宽、强"的性能要求。介绍了石墨烯基吸波复合材料的制备、吸波机理和吸波性能,并对未来石墨烯基吸波复合材料的发展前景进行了展望。     

石墨烯增强FeSiAl-MoS2/PLA复合材料吸波性能

多元材料复合是制备轻质、宽频和强吸收吸波材料的有效方法。以聚乳酸(PLA)为基体,FeSiAl、MoS₂和石墨烯(GN)为填料,通过球磨和熔融挤出两步法制备了可用于熔融沉积成形(FDM)的FeSiAl-MoS₂-GN/PLA复合材料。采用XRD、拉曼光谱、SEM和矢量网络分析仪分别对复合材料的物相结构、微观形貌和电磁特性进行了表征,并研究了石墨烯含量对复合材料吸波性能的影响。研究表明:石墨烯、FeSiAl和MoS₂随机分散在PLA基体中,形成了复杂的导电网络;多元材料复合构筑了丰富的介电/磁异质界面,有利于促进界面极化;当石墨烯含量增加时,复合材料的吸波性能随之增强,当石墨烯含量为5wt%时,复合材料的吸波性能最佳,在厚度为1.7 mm时最小反射损耗为?27.90 dB,在厚度为1.9 mm时有效吸收带宽为4.96 GHz(12.64~17.60 GHz)。其优异的吸波性能归因于良好的阻抗匹配及介电损耗和磁损耗之间的协同作用。      

石墨烯复合吸波材料的研究进展及未来发展方向

吸波材料是解决电磁波辐射污染的有效手段和影响雷达隐身的关键因素,该材料的研究对军用和民用都具有非常重要的意义,因此它一直是各国尖端科技的重要研究方向之一。自石墨烯被首次发现,学术界便掀起了对二维材料的研究热潮,相关学者开展了各类型石墨烯复合材料的研究,且在吸波领域的理论研究和新型吸波材料的开发取得了突出成果,短短几年时间内,石墨烯已经成为了新型复合吸波材料的研究热点。相比铁氧体、炭黑等传统吸波材料,石墨烯应用于吸波材料具有以下优势:(1)独特的二维材料性质、巨大的性能可调控工作表面;(2)良好的导电性以及特殊的边界效应。然而,单纯以石墨烯作为吸波剂的吸波材料,其性能测试结果与预期值存在显著差距,无法实现开发一种新型轻质、高效吸波材料的预期目标。因此,近三年来石墨烯复合吸波材料的研究重点主要集中在石墨烯二维结构的吸波机理和石墨烯/磁损耗型复合吸波材料的制备,研究者主要从选择合适的磁性纳米成分和优化制备工艺方面不断探索,并取得了丰硕的成果,深度挖掘出石墨烯对电磁波的潜在吸波性能。目前,通过优化石墨烯复合吸波材料组分已基本可以实现2～18 GHz频段范围内反射率小于-10 dB。对于石墨烯电磁波吸收机理的研究,主要依托其二维结构,应用密度泛函理论和原子-键电负性均衡理论模型来探索本征石墨烯和掺杂石墨烯的构型;在较高性能的石墨烯复合吸波材料制备过程中已取得成功应用的磁性纳米成分包括四氧化三铁、铁酸镍、硫化镉等。其中,以四氧化三铁、氧化铁为代表的铁氧体应用得最早;随着共沉淀法、溶剂热法等制备方法的不断成熟,各类新型磁性纳米颗粒可以与石墨烯复合,使之兼具磁损耗和电损耗能。近两年,相关学者将超材料的思想引入石墨烯复合吸波材料的研发中,以结构设计为手段,实现了新型透明石墨烯复合吸波材料的制备。此外,由于石墨烯自身的功能特性,石墨烯复合吸波材料大多也具有高效的热传导性能和良好的结构强度,可以实现材料的结构功能一体化。本文归纳总结了石墨烯复合吸波材料的研究历程和最新研究进展,介绍了石墨烯复合吸波材料的二维结构吸波机理、磁性掺杂成分的选择、大尺寸材料的制备工艺,分析了石墨烯复合吸波材料亟需解决的问题并展望其未来发展前景,以期为制备"宽薄轻强"的新型石墨烯复合吸波材料提供参考。     

三层石墨烯吸波体熔融沉积成形及层间材料分布对吸波性能的影响

利用熔融沉积成形技术快速制备了石墨烯/聚乳酸和石墨烯/四氧化三铁/聚乳酸两类复合吸波材料和三层石墨烯吸波体，测试了复合材料的电磁参数，计算了反射率；利用CST仿真与实验研究了吸波剂层间分布及孔洞结构对三层石墨烯吸波体吸波性能的影响。结果表明：对复合材料而言，双组元吸波剂的吸波性能更佳，但难以与石墨烯单组元吸波剂形成良好的阻抗匹配；对三层石墨烯吸波体而言，石墨烯呈均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为5%、7%、9%(均为质量分数，下同)),可获得最佳的吸波效果；周期性孔洞结构的存在，一方面增加了反射界面数量，产生更多的边缘散射效应与多重共振耦合，另一方面通过改善阻抗匹配使石墨烯呈非均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为7%、7%、9%)时实现Ku波段(12～18 GHz)全覆盖有效吸收(反射率小于-10 dB),为微波频段高效吸收提供了参考。     

加载高介电薄层的宽带频率选择表面吸波材料设计与制备研究

设计仿真并实验验证了一种加载高介电薄层的宽带频率选择表面吸波材料,该吸波材料由FR4介质板、电阻损耗型频率选择表面、聚氨酯泡沫和金属背板组成。仿真结果表明,该吸波材料对入射电磁波在3.6~24GHz频段范围内具有90%以上的吸收效果,且具有极化无关和宽入射角的吸收特性。加载高介电薄层的频率选择表面吸波材料的相对带宽能够达到带宽极限的58.0%,较未加载高介电薄层的优化带宽增加了11.0%,证明了加载高介电薄层有利于从结构上改善材料的吸收带宽。同时,通过Smith圆图从阻抗匹配的角度进一步分析论证了加载高介电薄层有利于在更宽的频段范围内提升吸波材料与空气的阻抗匹配程度,从而实现宽带强吸收。该吸波材料电磁结构与夹层复合材料的力学结构非常类似,便于实现吸波与力学性能的兼容,具有一定的工程应用价值。     

功能性石墨烯改善聚合物介电性能的研究进展

目的对近年来使用改性石墨烯改善聚合物基复合材料介电性能的研究进行总结,指出今后的发展方向。方法总结通过石墨烯改性来改善其在聚合物的分散性和提高聚合物基石墨烯复合材料介电性能的方法;对比石墨烯/聚合物复合材料的复合工艺对其介电常数和介电损耗数值的变化,总结不同的改性方法对复合材料介电性能的影响。结论石墨烯作为一种性能较优的导电填料对材料介电性能影响巨大,然而,由于其物理分散性不好,极大地阻碍了石墨烯改性聚合物基高介电复合材料的发展。通过对石墨烯进行功能化改性修饰可以有效提高聚合物基复合材料的介电性能,这种材料可作为电活性聚合物,在很多需要高介电常数的电介质材料领域,如超级电容器、感应器、驱动器、智能包装和机器人等方面得到应用。     

碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料吸波性能的研究

考察了碳纳米管的介电常数,磁导率以及碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料的电磁吸波性能.研究结果表明,碳纳米管介电常数值远大于磁导率值,且电损耗远大于磁损耗,说明碳纳米管是一种电损耗型吸波介质.通过弓形法测定了碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料在2～18GHz范围内的电磁波吸收性能,结果表明,复合材料在5～18GHz范围内具有较好的微波吸收性能.     

石墨烯基吸波材料的研究进展

诸如铁氧体、磁性金属粒子及其合金等传统吸波材料,密度大、环境稳定性差、对电磁波的吸收弱以及吸收频带窄的缺陷限制了其在吸波领域的应用,而石墨烯因其较高的机械强度、较小的密度以及优异的介电性能受到了吸波材料领域众多学者的关注;但由于石墨烯的阻抗匹配性能较差,损耗机制比较单一,导致其吸波性能较差,因此,研究人员通常将石墨烯与其他介电损耗型或者磁损耗型材料复合来增强其吸波性能,此外对吸波剂的结构进行合理的设计也是增强其吸波性能的有效途径。结合国内外的发展状况,对石墨烯基吸波材料的制备以及性能研究做了综述性介绍,并展望了未来石墨烯基吸波材料的发展方向。     

羰基铁粉作为微波吸收材料的研究进展

目的 介电损耗低、吸收带宽较窄、密度高等缺点制约着羰基铁粉（Carbonyl Iron Powder,CIP）在吸波领域中的应用。在CIP材料的基础上，使用不同的改性方法，开发“轻、宽、强、薄”的CIP微波吸收材料，实现对微波的高效吸收。方法 综述近年来羰基铁粉作为吸波材料的研究现状，介绍和分析不同改性方法，如形貌改性、涂覆改性、复合改性等对羰基铁复合材料吸波性能的影响。结论 CIP作为微波吸收材料，可以通过不同改性方法来改善缺点，制备的复合材料更符合当下社会对吸波材料的需求，与传统CIP材料相比，CIP复合材料作为微波吸收剂，具有更大的潜力。     

A review on carbon/magnetic metal composites for microwave absorption

At present,developing high-efficiency microwave absorption materials with properties including light-weight,thin thickness,strong absorbing intensity and broad bandwidth is an urgent demand to solve the electromagnetic pollution issues.An ideal microwave absorber should have excellent dielectric and magnetic loss capabilities,thereby inducing attenuation and absorption of incident electromagnetic radiation.Recently,various carbon/magnetic metal composites have been developed and expected to become promising candidates for high-performance microwave absorbers.In this review,we introduce the mechanisms of microwave absorption and summarize the recent advances in carbon/magnetic metal composites.Preparation methods and microwave absorption properties of carbon/magnetic metal com-posites with different components,morphologies and microstructures are discussed in detail.Finally,the challenges and future prospects of carbon/magnetic metal absorbing materials are also proposed,which will be useful to develop high-performance microwave absorption materials.     

新型纳米碳基吸波复合材料的研究进展

新型碳纳米材料(如石墨烯、碳纳米管)因独特的微观结构及优异的介电性能,在电磁屏蔽及吸波领域受到了广泛关注。结合国内外研究情况,综述了碳基聚合物、碳基金属以及多元碳基吸波复合材料制备及性能的最新研究进展,并展望了新型碳纳米材料在吸波材料中应用的发展方向。     

石墨烯基复合吸波材料的研究进展

石墨烯由于其独特的物理和化学性能,在吸波领域备受瞩目,成为吸波材料研究的一大热点。综述了石墨烯／磁性纳米颗粒复合吸波材料、石墨烯／导电聚合物复合吸波材料及石墨烯／纳米金属或金属氧（硫）化物复合吸波材料在吸波领域的应用研究现状,并展望了石墨烯基复合吸波材料未来的发展方向。     

Robust magnetic and electromagnetic wave absorption performance of reduced graphene oxide loaded magnetic metal nanoparticle composites

With the increasing demand for microwave absorbing materials, to develop a microwave absorber with a simple synthesis process is of great significance to the field of protection. Herein we have successfully loaded iron-cobalt-nickel oxide (FeCoNiO_x) onto the as-prepared polydopamine-reduced graphene oxide (PDA-rGO) through a two-step process. The preparation method has mild reaction conditions without high temperature and pressure compared with the traditional method, which is conducive to large-scale production. Based on effectively combining dielectric loss and magnetic loss mechanism, the obtained material possesses excellent electromagnetic waves absorbing performance with the minimum RL value of ?36.28 dB. The results proved that the composites can be endowed with various microwave absorption effects by the adjustion of different component ratios. In addition, the microwave absorption mechanism was dicussed in detail, and we believe that the results of our research have certain guiding significance for preparation of efficient microwave absorbers.     

Investigation of adjacent spacing dependent microwave absorption properties of lamellar structural Ti3C2Tx MXenes

Ti₃C₂Tx MXenes and their composites play a vital role in the research on microwave absorbing materials. Herein, the different interlamellar spaces of Ti₃C₂Tx MXene materials were prepared by an etching process. The dependence of the microwave absorbing properties of the Ti₃C₂Tx MXene nanosheets on different interlamellar spaces was studied. The complex permittivity, dielectric loss, impedance matching characteristic and the minimum reflection loss (RL) value with the variation in interlamellar space were systematically investigated. Results showed that 40% ratio paraffin-bonded composites (S3) have a strong electromagnetic wave absorption performance and large effective absorbing bandwidth. The maximum RL reaches −36.3 dB at 4.67 GHz with the thickness of 4.5 mm, ascribed to its a high dielectric loss and good impedance matching characteristics. The RL value of Ti₃C₂Tx MXenes is strongly dependent on the inter-lamellar space. The enhanced microwave absorption originates from the unique 2-D structure, good impedance matching characteristics, and enhanced space-charge polarization effects. This work provides a new avenue for exploring high-performance microwave absorbers based on MXene materials.     

碳基材料吸波性能研究进展

随着雷达探测技术的迅猛发展和电磁波辐射污染的日益加剧,新型吸波材料的研究和开发成为各国研究的热点。单一吸收剂存在吸波频带窄和吸收强度低等缺点,无法满足新型吸波材料频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强的要求。碳材料具有密度低和吸波性能好等优点,通过与其他吸收剂的双组分、多组分复合,或对复合材料的微观结构进行设计,碳系复合材料表现出优异的吸波性能。简要介绍了吸波材料的工作机理,然后分别从炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯和其他碳系材料等5个方面综述了碳系材料在电磁波吸收中的应用和发展,归纳了碳系材料吸波性能的最新研究进展,最后提出了当前研究中存在的不足并明确了研究方向。     

新型碳基磁性复合吸波材料的研究进展

新型碳基磁性复合吸波材料因兼具质轻和高性能而成为当今电磁波吸收材料的研究主流。碳系吸波材料既有密度小、比表面大、电导率高等优点,也存在无磁性、阻抗匹配水平低等不足,常通过与磁损耗物质复合来构筑多样微结构、多元协同损耗机制的轻质复合材料,实现高强与宽频电磁波吸收。本文在总结国内外碳基复合材料吸波应用的研究基础上,以成分组成、复合方法、微观结构等为主线对比分析了新型石墨烯、碳纳米管、生物质多孔碳及其他碳系磁性复合吸波材料的研究进展,并指出了磁性碳系吸波材料存在的问题及未来发展趋势。