含碳纳米管微波吸收材料的制备及其微波吸收性能研究

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应制备了碳纳米管,碳纳米管的外径为20-50nm,内径10-30nm,长度50-1000μm.分别以碳纳米管、羰基铁粉、碳纳米管与羰基铁粉的混合物为吸收剂制备了微波吸收材料,研究了上述三种微波吸收材料在2-18GHz的吸波性能,与纯碳纳米管和纯羰基铁粉微波吸收材料相比, 碳纳米管与羰基铁粉复合微波吸收材料在2-18GHz的吸收峰明显向低频移动.在含碳纳米管的微波吸收材料中,碳纳米管作为偶极子在交变电场的作用下,产生极化电流,电磁波的能量转换为其他形式的能量,瑞利散射效应和界面极化也是含碳纳米管微波吸收材料的主要吸波机理.     

碳纳米管磁化氢等离子体薄膜的微波吸收特性

为从理论上掌握有外加静磁场存在时铁催化高压歧化生成的碳纳米管中氢等离子体的微波吸收特性,根据磁离子理论和Appleton-Hartee方程,采用W.K.B近似方法,导出了碳纳米管磁化氢等离子体薄膜的微波衰减系数公式,数值计算了不同条件下碳纳米管磁化氢等离子体薄膜在0.3～30 GHz频段的微波衰减系数。研究结果表明:随着外加磁场强度的增加,Att30.00 dB/cm的频宽明显增大,吸收峰向高频方向移动.适当控制碳纳米管中等离子体的自由电子密度、电子碰撞的有效频率和外加磁场强度,能够实现碳纳米管中磁化氢等离子体薄膜对对特定微波段的强吸收.在外磁场等于0时,运用所构建的微波吸收模型得到的数值计算结果与已有的实验数据相吻合.     

镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管的磁性能及其复合材料的微波吸收性能

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应在1100~1200℃制备了直线形碳纳米管,外径为20~50 nm,内径10~30 nm,长度50~1000 μm。用化学镀工艺在碳纳米管表面均匀包覆了Ni-P和Ni-N合金,研究了它们的磁性能及其环氧树脂基复合材料在2~18 GHz的微波吸收性能。与纯碳纳米管相比,镀Ni-P合金碳纳米管复合材料的吸收峰向高频移动,镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管经热处理后,复合材料的吸收峰向低频移动。镀Ni-P合金碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金经热处理碳纳米管的矫顽力分别为304.34 Oe、 81.65 Oe、 183.85 Oe。随着矫顽力的增加,在2~18 GHz,复合材料的微波吸收峰向高频移动。在复合材料中,碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金的碳纳米管作为偶极子吸收微波。      

层状碳纳米管/石英复合材料的制备及其微波衰减性能

采用溶胶-凝胶法合成了3种不同体积分数的碳纳米管/石英复合粉体,将其中的2种复合粉体先后装入同一石墨模腔中,经热压烧结获得致密的层状碳纳米管/石英复合材料.测试了层状复合材料在8.2～12.4GHz波段的微波衰减性能,研究发现,层状碳纳米管/石英复合材料具有优良的微波衰减性能,并且微波从不同的材料面入射对微波产生的反射差别很大.对于10%(体积分数)碳纳米管/石英-纯石英层状复合材料,微波从10%(体积分数)碳纳米管/石英面入射造成的微波反射量是从纯石英面入射造成的微波反射量的5倍以上.采用层状设计制备了一种对微波反射少、吸收量大的碳纳米管/石英复合材料.     

镍钴合金包覆碳纳米管复合材料

采用化学镀法制备了表面镀镍钴的多壁碳纳米管,得到一维纳米复合材料.采用透射电镜、X射线衍射及振动样品磁强计等对镀镍钴碳纳米管的形貌、微结构与磁性能进行了表征,还采用网络矢量分析仪对该复合材料在2～18GHz频段内的电磁参数进行了研究并作了对微波反射率的数值拟合.结果表明:可以通过在碳纳米管表面镀上磁性金属层来调节材料的综合吸波性能,在镍钴比例为6:4的时候,其吸收峰最强,达到-18dB.     

碳纳米管在聚合物基吸波隐身复合材料上的应用

针对新一代吸波隐身材料要求吸收强、宽频带、质量轻、厚度薄、功能多、红外微波吸收兼容以及具有优良的其他综合性能的要求,利用碳纳米管(CNTs)特殊的电磁吸波特性,以及聚合物优良的材料性能,研究开发碳纳米管聚合物基复合吸波功能材料是实现该技术的有效途径.从吸波材料的隐身机理出发,阐述了碳纳米管的电磁吸波特性,着重介绍了碳纳米管聚合物基吸波隐身复合材料的最新研究进展,并提出了该类材料今后发展着重应解决的技术问题.     

螺旋形手征碳纤维的微波介电特性

研究了线圈状和麻花状两种典型螺旋形手征碳纤维以及直线形碳纳米管在8.2-12.4GHz的微波介电特性.螺旋形手征碳纤维通过催化化学气相沉积法制备,直线形碳纳米管用催化裂解浮游法以苯为碳源制备.螺旋形手征碳纤维与石蜡复合体的介电常数的实部(ε′)和虚部(ε″)比直线形碳纳米管与石蜡复合体的小,但线圈状螺旋形碳纤维的介电损耗角正切(tgδ=ε″/ε′)却明显偏大,线圈状和麻花状螺旋形碳纤维的tgδ分别为0.77—0.80和0.47—0.53,直线形碳纳米管的tgδ为0.45-0.77.螺旋形碳纤维与微波作用时的手征特性是导致其tgδ增大的主要原因,螺旋形手征碳纤维对微波的吸收与其自身的形状和尺寸密切相关,所以线圈状螺旋形碳纤维的tgδ比麻花状的大得多,探讨了螺旋形手征碳纤维与微波的作用机理,螺旋形手征碳纤维是一种非常有发展前景的微波吸收材料.     

碳化硅网眼多孔陶瓷的微波吸收特性

研究了碳化硅网眼陶瓷的微波吸收特性,发现它比实心材料的吸波性能几乎提高了两倍以上,这种吸波性能的改善主要来自网眼结构对电磁波产生的反射、散射及干涉作用引起的衰减.孔径大小、相对密度、试样厚度等因素对碳化硅网眼陶瓷的微波吸收性能的影响进行了讨论.本工作将为低成本、高性能结构型微波吸收材料的设计提供一条新途径.     

单壁碳纳米管中氢等离子体的微波损耗机理研究

运用双流体理论,在同时考虑了单壁碳纳米管中氢等离子体的电子碰撞吸收和氢离子碰撞吸收的基础上,理论推导出了铁催化高压歧化生成的单壁碳纳米管中氢等离子体的微波衰减系数公式,计算了0．2GHz-18GHz频段的微波衰减系数。数值结果表明,铁催化高压歧化生成的单壁碳纳米管中氢等离子体对2．45GHz的微波产生强烈损耗。理论值与实验数据相吻合。     

磁性导电聚合物微波吸收材料的研究

报道了以导电高分子材料为壳,纳米Fe3O4微粒为核的壳核结构的纳米磁性导电聚合物微波吸收材料的合成、结构、介电性能、磁导率和微波吸收性能。     

碳泡沫吸波性能的研究

制备了具有三维网络结构的泡沫碳材料并研究了其吸波性能。结果表明：碳泡沫的电导率随着其热解温度的提高而增加。碳泡沫的电导率对其吸波性能有重要影响。随着电导率从0．02S／cm提高到1．03S／cm，碳泡沫对入射电磁波从透波为主转变为反射为主，吸波性能先逐渐变好，然后又逐渐变差。对于1.0mm网孔尺寸、30％体积分数和15mm厚度的碳泡沫来说，电导率为0．46S／cm时具有最佳的吸波性能，在4～15GHz整个频段上的反射率均在-6dB以下，体现了宽频带的吸收特征。碳泡沫的网孔尺寸、体积分数和厚度均对其吸波性能有一定影响。     

镀镍炭毡复合材料的微波吸收特性

用玻璃纤维、镀镍炭毡和高导电性镀镍炭纤维与环氧树脂复合制备了三层结构复合材料证明了镀镍碳毡的吸波性能与镍含量有关；在适当的设计条件下，辅之以少量的炭黑、铁氧体添加剂，可获得较为理想的微波吸收特性     

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.     

Fe3O4/CNTs@Cf复合材料的制备及其吸波性能的研究

为了改善传统碳材料的吸波性能,获得具有多元吸波机理的吸波材料,本文通过化学气相沉积法在碳纤维表面原位生长碳纳米管,后采用溶剂热反应在CNTs@C_f上生成Fe₃O₄纳米颗粒,制备出了Fe₃O₄/CNTs@C_f复合材料,并对其吸波性能进行研究,分析了复合材料的合成机理和吸波机理。其反射损耗在C波段可达-43.02 dB,随着Fe₃O₄纳米颗粒含量的进一步增加,其吸波性能下降。     

吸波材料的基础研究及微波损耗机理的探讨

从物理学和材料学的观点,较为系统地总结了制备吸波材料的基础研究,并探讨了传统肖波材料及新型纳米吸波材料的微波损耗机理,最后,对吸波材料研究的发展向提出了一些见解。     

碳化硅颗粒填充的碳纳米管/环氧树脂复合材料的吸波性能

以碳纳米管、碳化硅颗粒为原料制备环氧树脂复合吸波材料,并对其吸波性能进行测试,研究了碳纳米管、碳化硅颗粒含量与复合材料吸波性能的关系.结果表明碳纳米管、碳化硅颗粒的含量对复合材料的吸波性能有较大影响.随碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的吸波性能先提高后降低,碳纳米管含量存在最佳值(12%,质量分数).将碳...     

含电路模拟结构吸波复合材料

研究了电路模拟结构材质、电路模拟结构尺寸、介质层电磁参数等对电阻渐变型和"陷阱"式结构吸波复合材料的吸波性能和力学性能的影响。结果表明:通过合理的结构设计,在其它条件相同的情况下含电路模拟结构电阻渐变吸波复合材料的吸波性能在8~18 GHz范围内有3~5 dB的提高;含电路模拟结构"陷阱"式吸波复合材料在厚度≤4 mm条件下,实现了吸波性能在8~18 GHz频率范围内吸收率≥12 dB。在提高吸波复合材料吸波性能的同时,电路模拟结构的引入使复合材料力学性能有一定的提高,有利于实现吸波复合材料的吸波/承载一体化。      

PAN预氧丝BCl3气氛中的碳化及其吸波性能的研究

PAN预氧丝在BCl₃气氛中进行碳化处理, 研究了处理温度与时间对纤维B元素含量的影响. 采用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)对碳化后纤维的形貌与结构进行表征, 并对其吸波性能进行分析. 结果表明: PAN预氧丝在BCl₃气氛下碳化后, 纤维表面生成了BCN包状附着物, 纤维中有B?N键的生成. 与氮气中碳化的碳纤维相比, 纤维的介电常数有所降低, 介电常数虚部降低得较快, 有利于改善纤维的吸波性能.