Co含量对轻质微波吸收剂C/Co纳米纤维吸波性能的影响

采用静电纺丝法结合热处理制备了一种可应用于2~18 GHz频段的高性能轻质微波吸收剂C/Co纳米纤维, 详细研究了金属Co含量对纳米纤维的电磁特性及微波吸收性能的影响。相对于纯碳纳米纤维, C/Co纳米纤维的微波吸收性能得到显著加强, 其主要吸波机制仍是介电损耗。随着Co含量的增加, C/Co纳米纤维的电磁衰减能力逐渐下降, 而微波吸收却先增强后减弱, 含37.8wt% Co的C/Co-5纳米纤维因金属Co粒子和纳米碳纤维的良好结合与协同效应, 以及纤维中特殊的Co粒子@石墨核壳结构所带来的良好阻抗匹配与足够高的电磁衰减能力而表现出最好的吸波性能。模拟计算结果表明, 涂层厚度在1.1~5.0 mm间变化时, 填充5wt% C/Co-5纳米纤维的硅胶吸波涂层的反射损耗(RL)值超过-20 dB的频率范围在3.2~18 GHz, 最小RL值达到-78.8 dB, 其中当涂层厚度仅为1.5 mm时, RL值低于-20 dB的吸收带宽可达6.0 GHz (12~18 GHz)。C/Co纳米纤维优异的微波吸收性能表明, 这些磁性碳杂化纳米纤维有望成为一种极具应用前景的新型吸波材料。     

原位聚合法制备PANI-TSA/PA6核壳纳米纤维

以静电纺丝技术制备出尼龙6(PA6)纳米纤维,并以该纳米纤维为模板,采用原位聚合法进行对甲苯磺酸(TSA)掺杂的聚苯胺(PANI)的合成,制备PANI-TSA/PA6核壳结构复合纳米纤维。应用傅里叶红外变换光谱测试仪(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对纤维的结构进行了表征;利用热重测试仪(TG)对纤维的热性能进行了表征。结果表明,采用该方法制备出了以TSA-PANI为壳、PA6为核的复合纳米纤维,且纤维形貌规整均匀,热性能优良。     

金属掺杂对碳纳米纤维结构及导电性能的研究

以DMF为溶剂,利用静电纺丝法制备了PAN/Ni(OAc)_2、PAN/Co(OAc)_2和PAN/Cu(OAc)_2复合纳米纤维,在250℃对复合纳米纤维进行预氧化处理,然后在800℃下进行碳化处理得到碳基复合纳米纤维。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和比表面与孔径分析仪(ASAP 2020)等对复合纳米纤维表面形貌和结构进行了表征,用四探针测试仪测试碳基复合纳米纤维的电导率。研究结果表明:高温处理后C/Co、C/Ni和C/Cu复合纳米纤维的直径比前驱体复合纳米纤维有所下降,部分纤维发生断裂,金属Co、Ni和Cu较均匀地分散在碳纤维内部。碳基复合纤维的比表面积和孔体积大大增加,分别为597m~2·g~(-1)和0.297cm~3·g~(-1),C/Cu复合纳米纤维的导电率最高可达8.75S/m。     

纳米纤维素修饰的碳纳米纤维制备及其疏水性研究

为拓展碳纳米纤维在环境清洁领域的应用，提高碳纳米纤维的水接触角，改善膜表面的疏水性能，获得疏水性较好的碳纳米纤维薄膜，利用静电纺丝法将纳米纤维素(CNFs)与碳纳米纤维前驱体复合，获得具有低表面能和良好疏水性能的纳米碳纤维/纳米纤维素复合纤维膜。通过对纳米纤维素含量进行调控，经预氧化和碳化处理后得到一系列具有规则三维空间网络结构的复合纤维膜，并探究不同纳米纤维素含量对复合纤维膜疏水性能的影响。结果表明：纳米纤维素修饰复合纤维膜随着碳化程度的提高其表面能呈现逐渐降低的趋势，其对水的接触角也逐渐增大，疏水效果得到较大幅度提升。随着纳米纤维素含量继续增加，复合纤维膜的水接触角呈上升趋势，未添加前接触角为36.13°,当纳米纤维素添加质量为20%时，水接触角最大为132.14°,提高了366%。     

钴/碳纳米纤维复合材料的制备及吸波性能研究

现代电子产业的不断发展,对吸波材料提出了"薄、宽、轻、强"的综合要求。开发出一种轻质高效、制备工艺简单、成本低廉的新型复合碳基吸波材料具有重要的理论意义和应用价值。以来源丰富的可再生资源——细菌纤维素(BC)为碳源,利用其表面丰富的含氧官能团吸附Co~(2+),再经冷冻干燥与一步碳热还原制备出钴/碳纳米纤维复合材料。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VNA)等对钴/碳纳米纤维复合材料的微观结构、物相成份、磁性能和电磁参数进行表征,并通过反射率计算对其微波吸收性能进行研究。研究结果表明,当碳化温度为700℃时,该纳米纤维复合材料与石蜡混合物在低负载(质量分数为～3%)、薄厚度(4.5 mm)下的反射损耗为-43.6 dB。     

石墨烯改性聚丙烯腈基纳米炭纤维的制备及其性能

以氧化石墨为前驱体,采用真空热膨胀还原法获得了功能化的石墨烯材料。以石墨烯为纳米填料,采用静电纺丝法制备了一系列石墨烯改性聚丙烯腈(PAN)纳米复合纤维,经进一步预氧化和炭化得到纳米炭纤维。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析(EA)、热重(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)研究了石墨烯对纳米炭纤维的宏观性能与微观结构的影响。结果表明,加入石墨烯后,PAN纳米纤维中分子取向变大,结晶度下降。对氧化、环化和脱氢反应可产生一定的抑制作用,导致预氧化反应程度下降。同时,石墨烯可作为炭化阶段微晶生长的晶核,有利于碳网平面的快速生长。     

La3+掺杂TiO2纳米纤维的制备、表征与光催化性能

结合溶胶-凝胶法、静电纺丝技术和高温煅烧制备了La3+掺杂TiO2纳米纤维.采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、比表面积及孔隙分析仪、X射线衍射仪和紫外分光光度计对纳米纤维的形貌、晶型、表面和孔隙结构以及光催化性能进行了表征和测试.结果表明,La3+掺杂TiO2纳米纤维表面为多孔的纤维状结构.La3+掺杂明显改善了TiO2纳米纤维的表面孔隙结构,对TiO2纳米纤维的粒子生长有一定的抑制作用.光催化降解性能测试结果表明,当La3+掺杂量为0.04%(质量分数)时,TiO2纳米纤维的光催化性能最佳.     

AZO@C柔性纳米纤维的制备与性能

以聚乙烯醇(PVA)为原料,成功制备了新型掺铝氧化锌包覆碳结构(AZO@C)的柔性纳米纤维。首先通过静电纺丝制备PVA初生纳米纤维,经过热处理工艺提高纳米纤维的耐水性,然后采用水热合成法在其表面包覆一层锌铝氢氧化物,再经过在500℃高温条件下烧结,PVA表面包覆的锌铝氢氧化物发生脱水反应形成致密的掺铝氧化锌(AZO)纳米粒子,同时PVA纳米纤维在高温煅烧中被炭化,形成一种新型AZO@C纳米复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、热重分析仪(TGA)、扫描电镜(SEM)等对纳米纤维结构与性能进行测试及表征,AZO@C纳米纤维的平均直径为(320±45)nm。并通过太阳光下降解甲基橙实验证明了AZO@C柔性纳米纤维的光催化降解性能。     

TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的制备及表征

在聚丙烯腈(PAN)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)体系中加入钛酸四丁脂水解溶胶,通过静电纺丝技术得到纳米纤维膜,经预氧化、炭化、活化制备出TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线能谱、热分析、傅里叶红外光谱、X射线衍射以及测定Zeta电位和表面接触角等手段对TiO2/活性炭复合纳米纤维膜进行表征。结果表明,当V(PAN)∶V(DMF)∶V(Ti(OH)4)溶胶=3∶17∶3时,可制得纤维直径为600～700nm的TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。纳米TiO2在TiO2/活性炭复合纳米纤维膜中分布均匀,晶型结构易于控制;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜有较强的光催化活性和吸附活性,可以作为环境功能材料使用。     

ZnMn2O4微/纳米纤维的制备及其性能的研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为络合剂与醋酸锌〔Zn(CH3COO)2〕和乙酸锰(Mn(CH3COO)2)反应制得前驱体溶液,用静电纺丝法制备了PVP/Zn(CH3COO)2/Mn(CH3COO)2复合纳米纤维,经煅烧得到具有微孔结构的Mn掺杂ZnO微/纳米纤维。对所制备纤维分别采用差热-热重分析(TG-DTA)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段进行了表征。结果表明:PVP/Zn(CH3COO)2/Mn(CH3COO)2纤维表面光滑,直径约300～700nm,经煅烧后,可得到Mn掺杂ZnO微/纳米纤维,XRD测试表明煅烧后的无机纳米纤维呈ZnMn2O4晶相。     

静电纺丝法制备碳掺杂TiO_2纳米纤维及其光降解性能研究

通过静电纺丝方法,以聚丙烯腈(PAN)为成纤材料、钛酸四丁酯为钛源,制备含钛纳米纤维前驱体,经高温煅烧得到碳掺杂的二氧化钛(TiO_2)纳米纤维。采用电子显微镜、傅里叶红外光谱、热重、X-射线衍射仪等对纳米纤维的表面形态、化学组成、晶相结构等物理化学性能进行研究,并研究其光降解染料甲基橙的催化能力。结果表明在550℃下焙烧1h后,TiO_2主要以锐钛矿晶型结构存在,PAN经高温碳化对TiO_2形成碳掺杂。光降解研究结果表明,100mg碳掺杂TiO_2纳米纤维膜光催化降解甲基橙的效率为0.0336mg/h。     

CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子及CoFe2O4/多孔碳的制备及其电磁性能研究

在5% H₂+95% N₂气氛下,还原CoFe₂O₄纳米粒子制备了CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子;以焙烧黄麻纤维得到的多孔碳纤维为碳源用水热法将CoFe₂O₄纳米粒子负载到多孔碳中,制备出CoFe₂O₄/多孔碳。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、同步热分析仪等手段对材料进行表征,并使用矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数和微波吸收性能。结果表明,CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子和CoFe₂O₄/多孔碳的微波吸收性能明显优于CoFe₂O₄纳米粒子。CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子的有效频宽(反射损耗<-10 dB的频率宽度)可达4.8 GHz。CoFe₂O₄/多孔碳的有效频宽可达6 GHz,覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz)。这些材料优异的微波吸收性能,可归因于合适的介电常数、大的介电损耗、多孔结构以及介电损耗和磁损耗的协同作用。     

氢电弧等离子体法制备碳包铁纳米粒子

采用氢电弧等离子体法制备了碳包铁纳米粒子,通过X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、热重-差热分析仪(TG-DSC)等分析手段对粒子的成分、形貌,相结构,热性能等进行了表征.结果表明,制备的粒子中含有α-Fe、Fe3 C、无定形碳和石墨,没有铁的氧化物相出现.铁粒子外碳层的厚度为5～15nm,碳包铁纳米粒子的熔点为1360℃,碳层的存在增强了纳米粒子的抗酸蚀能力.     

Co掺杂的钛酸盐和TiO2纳米棒的磁性及光学性能

利用水热合成法,以TiO2(锐钛矿)粉末、钴盐为原料,在NaOH溶液中,180℃水热合成了Co掺杂的钛酸盐纳米棒.将Co掺杂的钛酸盐纳米棒在700℃氩气氛下烧结2 h转化为锐钛矿结构Co掺杂TiO2纳米棒.利用x射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外一可见分光光度计和超导量子干涉磁强计(SQUID)等对Co掺杂的钛酸盐和Ti0,纳米棒的微结构、形貌和性能进行了表征.研究结果表明,Co掺杂的钛酸盐和未掺杂的纯钛酸盐H2Ti3O7具有相同的层状结构,在样品中未监测到Co杂质(如钴的氧化物和氢氧化物)的峰.Co掺杂的钛酸盐纳米棒表面光滑,直径大约为90 nm～120 nm,长度约1 μm,co的掺杂对纳米棒形貌没有明显影响.Co掺杂后的钛酸盐纳米棒与未掺杂的钛酸盐纳米棒相比,其紫外-可见吸收光谱的吸收峰明显红移,带宽变窄.未掺杂的纯钛酸盐纳米棒的带宽为3.2 eV,与TiO2相同;Co掺杂的钛酸盐纳米棒的带宽为2.6 eV,明显变窄.同时,Co掺杂的钛酸盐和TjO2纳米棒在300 K均具有铁磁性,且其磁化强度大小基本一致,矫顽力也相同.     

Fe_3O_4/石墨烯复合材料的制备与表征

为了研究Fe3O4形貌与其复合材料电磁吸收性能之间的关系,采用水热法制备了微粒和棒状两种形貌的Fe3O4与石墨烯复合材料。利用X射线衍射(XRD)仪、透射电子显微镜(TEM)和矢量网络分析仪(VNA)对复合材料的结构、形貌以及电磁吸收性能进行了表征。结果表明,纳米Fe3O4棒/石墨烯复合材料相比纳米Fe3O4粒子/石墨烯具有更优异的电磁吸收性能,其在8~18GHz范围内小于-10dB频带宽9.8~17.9GHz,说明材料的微波吸收性能和纳米粒子的形貌有关。     

含过渡金属的碳化硅纤维的制备及其电磁性能

采用超声波将平均粒径70～80nm的金属铁、钴、镍、钛微粒均匀分散到聚碳硅烷(PCS)内,通过熔融纺丝、不熔化处理、烧成,制备出具有良好力学性能和雷达波吸收性能的含过渡金属的碳化硅纤维(掺混型SiC纤维)。系统研究了惨混型SiC纤维的制备工艺及其电磁性能的影响因素,讨论了烧成过程中纤维微观结构的变化与纤维电学性能之间的关系,指出含Fe、Co、Ni的掺混型SiC纤维内游离碳的含量及其微观结构变化是影响纤维电阻率最重要的因素,这类纤维的导电模型是在外加电场作用下,自由电子主要沿纤维内连续的层状游离碳流动形成电流。含钛SiC纤维内主要的导电相是TiC。Ti含量达到一定值时,纤维内的TiC颗粒彼此相连成为连续相,导致纤维电阻率急剧下降。控制先驱体内金属含量和掺混型SiC纤维的烧成温度可以有效控制和调节掺混型SiC纤维的电阻率、复介电常数和复磁导率。含钛SiC纤维是一种非磁性纤维,掺杂Fe、Co、Ni的掺混型SiC纤维显一定磁性。电阻率为10~2Ω·cm左右的掺混型SiC纤维对X波段的雷达波具有最佳吸收性能。通过阻抗匹配优化设计,所制备的掺混型SiC纤维与环氧树脂复合制成的厚度4～5mm的多层结构吸波材料对X波段的电磁波具有较好的吸收性能。     

丙烯酸酯/纳米SiO_2复合细乳液的制备与表征

使用纳米SiO2粉体与丙烯酸酯单体通过细乳液聚合制备出丙烯酸酯/纳米SiO2复合乳液。采用红外光谱法(FT-IR),透射电子显微镜(TEM),拉力试验机以及热分析仪等对复合乳液及其胶膜的结构、形貌、耐热性及力学性能进行了表征。研究了纳米SiO2的用量对复合乳液及其胶膜性能的影响。结果表明:丙烯酸酯/纳米SiO2复合乳液粒子具有核壳结构;纳米SiO2粒子的加入,提高了乳胶膜的热稳定性和力学性能;当SiO2用量为5%(质量分数)时,胶膜的透光性能较好。     

聚酰亚胺/纳米Al_2O_3三层复合薄膜的制备

将掺杂纳米Al2O3的聚酰胺酸与未掺杂聚酰胺酸在玻璃板上逐层涂膜,热亚胺化制备了3层聚酰亚胺/纳米Al2O3复合薄膜.采用扫描电镜(SEM)对该薄膜的微观形貌进行了表征,测试了薄膜的热稳定性、力学性能及电击穿场强.结果表明,复合薄膜的热性能及电击穿场强均高于掺杂薄膜及未掺杂膜,当热失重达到10%时,复合薄膜的热分解温度达到了629.1℃;与掺杂薄膜相比,复合薄膜的力学性能得到明显提高,拉伸强度和断裂伸长率分别为117.4 MPa和18.5%.     

FeCo/SnO_(2)复合纳米纤维的制备及其吸波性能EI北大核心CSCD

用静电纺丝和氢气还原法制备FeCo/SnO_(2)复合纳米纤维并使用X射线衍射、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪等手段分析表征其结构、形貌、磁性及电磁特性,研究了SnO_(2)含量对复合纳米纤维的吸波性能的影响。结果表明,添加适量的SnO_(2)可显著提高FeCo纳米纤维的吸波性能。用SnO_(2)摩尔含量为20%的复合纳米纤维制备的厚度仅为1.4 mm的涂层,在频率10.95 GHz处最小反射损耗(RL)为-40.2 dB,有效吸收带宽(RL≤-10 dB)为2.64 GHz (9.75-12.39 GHz),厚度减小到1.0 mm的涂层其最大有效吸收带宽为4.16 GHz,频率范围为13.84~18.00 GHz。涂层吸波性能优异的主要原因,是阻抗匹配的改善、磁性FeCo合金与介电SnO_(2)的电磁损耗协同作用、加强的界面极化驰豫以及纳米纤维形成的三维网络结构产生的多重反射与散射。     

Ni0.4Co0.2Zn0.4Fe2O4/BaTiO3纳米纤维双层吸波涂层的微波吸收特性研究

采用静电纺丝法制备了平均直径分别为180 nm和220 nm的BaTiO₃(BTO)和Ni_0.4Co_0.2Zn_0.4Fe₂O₄(NCZFO)纳米纤维, 使用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和矢量网络分析仪(VNA)对纤维的物相结构、表面形貌和微波电磁参数进行了表征, 并根据传输线理论分析评估了以BTO和NCZFO纳米纤维为吸收剂的硅橡胶基单层和双层结构吸波涂层在2~18 GHz范围内的微波吸收性能。结果显示, 由于BTO纳米纤维的介电损耗与NCZFO纳米纤维的磁损耗的有机结合和阻抗匹配特性的改善, 以NCZFO纳米纤维/硅橡胶复合体(S1)为匹配层、BTO纳米纤维/硅橡胶复合体(S2)为吸收层的双层吸波涂层比相应单层吸波涂层表现出更为优异的吸收性能。通过调节匹配层与吸收层的厚度, 在4.9~18 GHz范围内反射损耗可达–20 dB以下; 当吸收层和匹配层的厚度分别为2.3 mm和0.5 mm时, 最小反射损耗位于9.5 GHz达–87.8 dB, 低于–20 dB的吸收带宽为5 GHz。优化设计的NCZFO/BTO纳米纤维双层吸波涂层有望发展成为一种新型的宽频带强吸收吸波材料。