抗电磁辐射碳纤维复合吸波材料优化设计与制备

基于Maxwell-Garnett模型,计算出短切碳纤维/基体复合材料的等效介电常数;利用传输线理论并采用遗传算法进行短切碳纤维/基体复合吸波材料的优化设计。结果表明:碳纤维长度为1.02 mm,碳纤维体积分数为30.80%,材料厚度为2.46 mm时,复合吸波材料在2~18 GHz的带宽(小于-10 dB)可达7.11 GHz;基于优化参数制备的短切碳纤维/环氧树脂胶复合吸波材料的实验测量结果与优化设计计算结果基本相符;短切碳纤维复合材料能实现介电损耗与电磁波干涉相消的协同作用,在8~18 GHz频段具有良好的吸波性能和应用前景。     

铁尾矿—钢渣基复合吸波材料的制备与性能研究

针对目前水泥基吸波材料带宽窄、吸收率低、而且制备成本高的问题,选用铁尾矿与钢渣固废资源为胶 凝填充材料,利用钢纤维作为吸波剂制得电磁波吸收复合材料。 采用矢量网络分析仪测定复合材料在 0. 1 ~ 5 GHz 范 围内的相对复介电常数与复磁导率,计算得到其电磁波损耗系数与反射率,并制备不同厚度样品分析了复合材料的 电磁波吸收机理。 研究表明:铁尾矿与钢渣中的磁性矿物相组分能显著提升材料的电导能力,影响电磁参数,提升介 电损耗与磁损耗能力;增加钢纤维吸波剂的使用量能够降低与之匹配复合材料的最小厚度,当铁尾矿、钢渣掺量分别 为 10%、30%,钢纤维体积比为 0. 5%时,制备出的 15 mm 厚度复合吸波材料最小反射率达到-46. 863 dB,有效带宽占 比 18. 8%。     

多晶铁纤维表面原位氧化及其微波吸收性能

利用气氛退火炉对多晶铁纤维进行表面原位氧化改性, 获得了表面包覆铁氧化物的多晶铁纤维复合结构。采用扫描电镜、X射线衍射仪观察和表征多晶铁纤维表面氧化前后的形貌和物相, 用微波矢量网络分析仪测试样品在8～18 GHz波段的电磁参数。分别以表面氧化改性前后的多晶铁纤维为吸收剂, 制备厚度为1 mm的吸波涂层, 采用弓形法测试涂层在8～18 GHz波段的反射损耗值。结果表明: 多晶铁纤维经表面原位氧化改性后在表面形成较均匀的铁氧化物, 从而能有效降低其复介电常数, 而复磁导率实部与虚部仍保持较高值。表面包覆铁氧化物的多晶铁纤维以20%填充量制得的吸波涂层, 在8～18 GHz频段的反射损耗优于-10 dB的吸收带宽可达4.5 GHz, 峰值达-25.38 dB。     

预氧化中温度对氧化石墨烯吸波性能的影响

以天然鳞片石墨为原料,改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和矢量网络分析仪(VNA)研究了预氧化温度对GO形貌、结构、氧化程度、电磁损耗特性、吸波性能的影响。结果表明:当预氧化温度为80℃时,制备出的氧化石墨烯片层结构较为完整,层间距为0.91 nm,复介电常数和磁导率较高,在15~17 GHz损耗因子达到最大值,为1.07;在17.83 GHz时,反射率达到-34.28 d B,吸波性能最优异。     

三维蜂窝状碳包纳米铁颗粒复合材料的制备及吸波性能的研究

用聚苯乙烯纳米球作为胶晶模板,二茂铁和聚偏氟乙烯(PVDF)作为铁核和碳源,通过固化和热解成功制备了三维蜂窝状碳包纳米铁复合材料.通过SEM和TEM观察发现,所制备的材料具有规则的蜂窝状,且Fe纳米颗粒尺寸均匀,粒径约为5nm左右.XRD,XPS和Raman表征结果表明,复合材料的物相由Fe和无定型碳组成.Nano-Fe@HcC复合材料的粉末通过与石蜡按照样品粉末质量分数为20％～50％制备环形试样,用同轴法模拟出试样在2～18 GHz频率段内对电磁波的反射损耗,得出当质量分数为40％、厚度为2 mm时制备的复合材料有最佳的反射损耗-22.4 dB,并且有效带宽为5.2 GHz,为新型的吸波材料增加了选择.     

FeNi合金微粉的改性及其电磁与吸波性能

以FeNi_(25)和FeNi_(30)合金微粉作为吸波材料的吸收剂。采用湿磨和退火工艺对合金微粉进行改性,借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)手段分析了湿磨和退火处理后吸收剂的相组成与微观形貌。采用矢量网络分析仪研究了湿磨和退火处理对合金微粉/硅橡胶复合吸波材料的介电常数、磁导率和吸波性能的影响。结果表明,湿磨15 h后,可成功将球形合金微粉加工成片状,合金中出现α-bcc结构,FeNi合金吸波材料的介电常数与磁导率均得到明显提升。片状FeiNi合金经退火处理后,合金中的α-bcc结构消失,磁导率下降,介电常数略微提高。退火处理改善了FeNi合金吸波材料的吸波性能。     

高铁粉煤灰建筑吸波材料研究

对复合高铁粉煤灰水泥基材料的吸波性能进行了试验,结果表明：高铁粉煤灰颗粒是以介电损耗型为主的水泥基材料有效吸波剂,在民用建筑中具有实际使用价值;高铁粉煤灰水泥基材料具有明显的吸波性能,在9.5~18.0 GHz波段范围内反射率R＜-5 dB,其最小反射率超过-11 dB;高铁粉煤灰颗粒电磁特性与磁性氧化铁组分的含量具有显著相关性,可以通过磁选技术以及钢渣取代部分粉煤灰的工艺措施提高高铁粉煤灰颗粒电磁损耗。     

磁性SO42-/TiO2/Fe3O4/PAL固体酸催化剂的制备及其催化酯化性能

以凹凸棒石黏土(PAL)为载体,通过沉淀法和溶胶法负载Fe3O4和TiO2前驱体,随后酸化、煅烧制备了磁性SO42-/TiO2/Fe3O4/PAL固体酸催化剂。利用XRD、TEM、FT-IR、EDX和SQUID对催化剂进行表征,并用于催化乙酸正丁酯的合成。考察了Fe3O4、PAL、TiO2含量和煅烧温度对催化剂活性的影响。结果表明,SO42-/TiO2/Fe3O4/PAL固体酸催化剂具有较高的催化活性和较强的磁性能,磁性材料和载体提高了催化剂活性,对乙酸正丁酯的合成反应活性高达93.9%,使用7次,其酯化率仍能达到79.4%。     

TiO2含量对BaO-Sm2O3-TiO2系陶瓷性能的影响

以BaCO3,Sm2O3,TiO2为原料,制备BaO-Sm2O3-xTiO2系陶瓷,运用XRD,SEM和矢量网络分析仪对BaO-Sm2O3-xTiO2系陶瓷材料的相组成、显微结构和衰减性能进行表征,研究TiO2含量对材料烧结性能、主晶相生长与微波性能的影响.结果表明,随着x值增加,最佳烧结温度下降,样品的密度降低,BaO-Sm2O3-xTiO2系陶瓷微波性能得到改进.当x=4时,主晶相为BaSm2Ti4O12,该样品为单相物质,当x=6时,TiO2以第二相的形式出现在晶相中.     

球磨工艺对FeSiAl合金的制备和电磁性能的影响

以Fe,Si,Al为原料,采用高能球磨技术制备了FeSiAl合金粉末,研究了不同球料质量比,球磨时间对粉末的相结构,形貌和微波电磁性能的影响。结果表明： FeSiAl完成合金化的球料质量比为40:1,球磨时间为100h。随着球磨时间的增加,粉体的磁导率增加,而介电常数得到了降低,因而阻抗匹配更加优异。FeSiAl合金体积分数为35%的吸波材料,在厚度2mm时,在8.5GHz处,具有较低的反射率(-18.3dB)。     

试件厚度对铜渣-水泥基复合材料吸波性能的影响

铜渣为炼铜的工业副产品,将30%体积掺量的铜渣代替砂子,制备不同厚度的铜渣-水泥基复合材料试件,在2~18 GHz微波频段内,采用弓形反射法测试其微波反射率,同时测试其力学性能,并用扫描电子显微镜(SEM)分析其微观结构。结果表明:在2~18 GHz微波频率范围内,随着材料厚度的增加,微波反射率逐渐增加,当厚度为10 mm时,最小反射率为-22.17 d B,低于-10 d B吸收峰的累积有效带宽(吸波材料的工作频带宽度越大越好)为2.6 GHz。掺加铜渣后,水泥正常水化,复合材料力学性能无明显降低。铜渣可应用于具有吸收微波功能要求的水泥结构物。     

Characterization of nano-Ag/PVP composites synthesized via ultra-violet irradiation

Nano-silver/polyvinylpyrrolidone(PVP)composite materials were successfully synthesized bi-insitu from silver nitrate solution with N-vinyl pyrrolidone (NVP) monomer, containing neither initiator nor reductant, in ultraviolet irradiation conditions. The resultant Ag/PVP nanocomposites were characterized by infrared spectroscopy (FT-IR), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and X-ray diffraction (XRD). TEM show that nano silver particles are homogeneously dispersed in PVP polymer matrix, and the mean size of spherical silver particles is about 5 nm. The spectroscopy of XPS and FTIR showed that there is an interaction between nano silver not only with carbonyl oxygen but also with the nitrogen group within the NVP molecule through the p-π conjugation effect in the nano-silver/PVP composites system.     

Fe_3O_4/坡缕石磁性复合材料的制备及其表征

先采用化学共沉淀法制备Fe3O4磁流体,再与坡缕石复合制备一系列不同Fe3O4质量百分含量的磁性坡缕石,并进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等表征分析,测定了其磁分离回收率。结果表明,Fe3O4微粒附载于坡缕石表面,并与坡缕石相互聚集而成磁性团聚体;磁性坡缕石具超顺磁性,其磁分离回收率随Fe3O4载量增加而升高。Fe3O4载量为25%时,其饱和磁化强度(Ms)、剩余磁化强度(Mr)为15.371emu/g、0.561emu/g,矫顽力(Hc)为16.991G,磁分离回收率为98.5%。     

水溶液中球磨铁粉制备纳米Fe3O4

利用机械力化学原理,通过行星式高能球磨机,在水溶液中球磨金属铁粉,成功制备了Fe3O4纳米粉末。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等技术手段对生成相进行了表征,Fe3O4纳米粉末粒径为30-80 nm。体系中铁的氧化物的相对含量随球磨时间的延长而逐渐增加,随球料比、球磨转速的增大而增加。     

含氧气氛下氧化铁基高温煤气脱硫剂再生行为

采用以钢厂赤泥为主要组分制备的氧化铁基高温煤气脱硫剂,在固定床反应装置上考察了再生温度、空速以及氧气含量对初次再生行为的影响,并通过XRD,XPS等测试手段表征了再生前后氧化铁基高温煤气脱硫剂物相组成.研究结果表明: 600 ℃,4 000 h^-1和6%O₂为含氧气氛下氧化铁高温煤气脱硫剂的最佳再生条件;脱硫剂中FeS再生后转变为Fe₂O₃和SO₂,以及少量的单质硫;再生温度、氧含量影响硫酸盐生成,硫酸钙是再生增重和再生后活性下降的主要原因.     

煤液化条件下铁系催化剂的相变

为研究煤液化催化剂的作用机制和活性相调控原理,通过X射线粉末衍射、饱和磁化强度及SEM扫描电镜等分析手段,对Fe_2O_3在煤液化条件下的相变过程进行了研究。在煤液化产物四氢呋喃不溶物样品中鉴别出部分Fe_2O_3残留且未发现FeS_2,可知体系中S元素不足;因H元素充足,部分Fe_2O_3被还原为Fe_3O_4。温度条件实验结果显示:400℃时,Fe_2O_3已被硫化生成两种晶形的Fe_7S_8(单斜晶系和三方晶系),且部分Fe_7S_8脱硫生成六方晶系的Fe_9S_(10),Fe_(0.95)S;当温度升高至420℃和440℃,部分磁黄铁矿继续脱硫生成六方晶系陨硫铁FeS。时间条件试验显示在420℃下,当反应时间为0 min时,体系中Fe_7S_8脱硫生成Fe_9S_(10)的速度低于Fe_9S_(10)分解速度,所以在XRD谱图中未发现Fe_9S_(10)的谱峰。随反应时间延长,体系中的亚铁磁性Fe_7S_8匀速分解生成S/Fe原子比更低的磁黄铁矿,当反应时间为90 min时,生成了较多稳定的FeS,此时催化剂促进沥青质加氢裂化的能力下降,煤液化的油收率下降,沥青质产率增加。SEM照片显示体系中出现了长条状的大分子缩聚物。反应气氛实验表明,在氮气和氢气气氛下生成了同样种类的铁硫化物,但氮气气氛下生成的Fe_7S_8较少。     

Mg掺杂改性γ-Fe_2O_3催化剂NH_3-SCR脱硝特性

采用共沉淀-微波热解法制备一系列不同Mg掺杂比的Fe_(1-x)Mg_xO_z(x=0,0.1,0.2,0.3)催化剂,研究Mg掺杂对γ-Fe_2O_3催化剂SCR脱硝活性的影响,并借助XRD,N_2吸附-脱附、SEM和EDS等手段对催化剂进行表征。Mg的最佳掺杂比为0.2,且Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z催化剂在325℃时脱硝效率可达99.1%,同时活性温度窗口为250~350℃。Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z催化剂主要活性组分为γ-Fe_2O_3,其中Mg以无定型状态存在,能够与晶格中的Fe相互作用形成良好的固溶体,其较大的比表面积(44.00 m~2/g)、比孔容(0.19 cm~3/g)为反应气体在催化剂表面吸附与活化提供了丰富的表面活性位;合理的孔结构分布、良好的孔间连通性则利于传质的快速进行。Fe_(0.8_Mg_(0.2)O_z催化剂最佳O_2体积分数为3%,推荐NH_3/NO为1;催化剂表面氧化能力的提高及反应物的快速吸附、活化有利于NH3-SCR反应的进行。     

水汽气氛下氧化铁基高温煤气脱硫剂再生行为

采用以钢厂赤泥为主要组分制备的氧化铁基高温煤气脱硫剂,在固定床反应装置上考察了再生温度、空速以及水蒸气含量对再生行为的影响,通过XRD、XPS测试手段对再生前、后氧化铁基高温煤气脱硫剂物相及表面元素Fe进行了测试,并采用SEM、压汞法对表面和孔结构变化进行了表征。研究结果表明：水汽气氛下脱硫剂再生较为完全,但与含氧气氛再生相比,再生时间相对较长;再生过程中尾气中气体含硫组分主要是H2S,再生后脱硫剂主要组分是Fe3O4和FeO;再生温度、空速以及水汽含量的提高都有利于脱硫剂再生产物硫化氢的回收;水蒸气再生导致脱硫剂样品大孔数目有所增多,平均孔径增大;700 ℃、4 000 h-1和60%H2O(g)为水汽气氛下氧化铁高温煤气脱硫剂的最佳再生条件,初次再生率能达95%以上,且多次硫化/再生循环,硫化活性和硫容几乎不变。