Fe_3O_4@锂铝硅微晶玻璃/还原氧化石墨烯复合材料的制备和吸波性能

为了改善传统磁性吸波材料的阻抗匹配和提升吸波性能,将传统的磁性材料Fe_3O_4、透波材料锂铝硅微晶玻璃(LAS)和还原氧化石墨烯(RGO)进行复合,采用三步法制备Fe_3O_4@LAS/RGO磁性吸波复合材料。通过多种测试手段对其结构、形貌和组成进行表征,并分析其电磁参数和吸波性能。研究了基体氧化石墨烯(GO)添加量对Fe_3O_4@LAS/RGO复合材料的形成和吸波性能的影响,随着GO含量的增加,Fe_3O_4@LAS纳米球的分布变得稀疏,RGO堆叠程度变大。GO的质量分数为40wt%(Fe_3O_4与LAS摩尔比为1∶0.2)时,Fe_3O_4@LAS/RGO复合材料的吸波性能最佳,反射损耗在12.4GHz处达到-65dB,且仅需要2.1mm的匹配厚度,在该厚度下小于-10dB(超过90%的电磁波被材料吸收)的反射损耗达到4GHz。LAS作为涂覆在Fe_3O_4纳米球表面的透波层,引入了多重透射-吸收机制。     

Ni-RGO纳米吸波材料的制备及其电磁行为研究

采用化学镀的方法在还原氧化石墨烯(RGO)表面均匀沉积金属镍纳米颗粒, 通过调节镍前驱体浓度获得三种不同镍含量的Ni-RGO新型电磁吸波材料。通过透射电镜和X射线衍射分析对Ni-RGO的表面形态及晶体结构进行了研究, 电磁参数测试结果显示Ni-RGO的介电常数达8以上, 比氧化石墨烯提高近三倍; 反射率计算结果表明镍前驱体浓度最低的Ni-RGO-1的电磁吸波性能最佳, 当厚度为2 mm时, 其最大反射率可达-24.5 dB。     

石墨烯-羰基铁粉线材的制备及其吸波性能分析

为了提高单一磁性吸波材料的吸波性能,以聚乳酸(PLA)作为基体材料,将磁性材料羰基铁粉(CIP)与石墨烯(RGO)进行复合,制备RGO-CIP/PLA复合材料。通过TG、XRD等多种测试手段对复合材料的结构、形貌等进行表征。同时使用矢量网络分析仪对复合材料的电磁参数进行测试,计算出不同厚度的吸波性能,研究了RGO的添加量对RGO-CIP/PLA复合材料的吸波性能影响。结果表明：当RGO质量分数为4wt%,CIP质量分数为20wt%时,RGO-CIP/PLA复合材料吸波性能最优;吸收厚度为3 mm时,达到了-27.25 dB最小的R_L值,同时其吸收带宽为2.922 GHz (7.227～10.149 GHz)。同时,随着其吸收厚度的增加,有效吸收带宽(R_L<-10 dB)会移动至较低的频带。     

Ni/RGO复合材料的制备及其吸波性能的研究

利用水热还原法在石墨烯(RGO)表面负载磁性金属Ni粒子,通过XRD、FT-IR、拉曼、SEM对其物相、形貌等进行表征分析。结果表明,通过水热原位还原法,直径约100nm的Ni粒子被均匀负载到RGO表面,成功制备了镍负载石墨烯(Ni/RGO)复合材料。利用矢量网络分析仪对其吸波性能进行检测,结果表明,样品1(0.25mmolNi负载RGO)表现出了优异的吸波性能,在吸波涂层厚度为4.5mm,吸波频率为7.2GHz时,最佳反射损耗为-55.9dB,其有效吸波宽度为5.8~9.2GHz。Ni/RGO复合材料是一种很有前途的具有低密度、强吸收、宽频带、厚度薄的微波吸收材料。     

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。     

镀镍石墨烯的微波吸收性能

用化学还原液相悬浮氧化石墨法制备了石墨烯, 经亲水处理后, 利用化学镀镍法在其表面镀上均匀镍颗粒层. 采用SEM、EDX、振动样品磁强计等对样品的形貌、元素成分与磁性质进行了表征, 并用矢量网络分析仪测试了样品在2~18GHz频带内的复磁导率和复介电常数, 利用计算机模拟出不同厚度材料的微波衰减性能. 结果表明, 材料的微波吸收峰随着样品厚度的增加向低频移动, 材料的电磁损耗机制主要为电损耗, 未镀镍石墨烯的吸波层厚度为1mm时, 在7GHz左右最大衰减值?为?6.5dB, 镀镍石墨烯的吸波层厚度为1.5mm时, 在约12GHz时最大值为-16.5dB, 并且在频带9.5~14.6 GHz的范围内达到-10dB的吸收.     

链状核壳Ni@Cu/RGO复合材料的制备及其吸波性能研究

采用简单的溶液原位还原法,成功制得链状核壳镍包覆铜负载还原氧化石墨烯(Ni@Cu/RGO)复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)和透射电镜(TEM)等对其形貌、结构、物化性质进行表征,同时还对Ni@Cu/RGO复合材料的形成机理进行了研究。结果表明,核壳镍包覆铜(Ni@Cu)为链状核壳结构,且均匀地负载于还原氧化石墨烯(RGO)上。利用矢量网络分析仪(VNA)对其吸波性能进行测试,Ni@Cu/RGO复合材料表现出优异的吸波性能,在Ni@Cu/RGO厚度为2.5mm,吸波频率为9.3GHz条件下,最小反射损耗可达-38.36dB。这种优良的吸波性能主要得益于更多的界面极化、自然共振、多重反射等因素。     

羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯胺复合吸波剂的制备与性能

以苯胺(ANI)、羰基铁粉(CIP)和甲基丙烯酸甲脂(MMA)等为原料,采用化学氧化法和原位复合技术制备了掺杂态聚苯胺(PANI)、羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲脂(CIP/PMMA)和羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲脂/聚苯胺(CIP/PMMA/PANI)吸波剂,用XRD、SEM、TEM表征了吸波剂的结构与形貌,通过矢量网络分析仪测定吸波剂的电磁参数表明CIP/PMMA/PANI复合吸波剂既有电损耗又有磁损耗。在2～18 GHz频段内,材料厚度为1.0 mm时,计算出其最小反射率达-11.26 dB,反射率小于-10 dB的带宽为9.2 GHz、小于-8 dB的带宽达14 GHz,计算结果表明该复合吸波剂具有良好的宽频吸波性能。      

掺杂不同稀土氧化物对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝材料吸波性能的影响

为了研究掺杂不同的稀土氧化物对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝材料吸波性能,在泡沫铝表面涂覆了单一Ni-Zn铁氧体和掺杂质量分数为1%的不同稀土氧化物(三氧化二镝、氧化铈、三氧化镧)及其三者混合粉的Ni-Zn铁氧体复合粉,利用GJB 2038-94"雷达吸波材料反射率测试方法"中的雷迭截面(RCS)法对材料微波反射率进行了测量,扫描电镜(SEM))对吸波剂的形貌进行了分析.结果表明,在12～18GHz和26.5～40GHz频段内,各样品的吸收量均随着频率的增加而增加,添加稀土氧化物后的复合材料的吸波性能明显提高;因此,泡沫铝表面涂覆添加稀土氧化物的Ni-Zn铁氧体的复合粉,可以进一步改善其吸波性能.     

原位生长FeCo/rGo纳米复合材料的电磁波吸收性能研究

利用化学开发高性能吸波材料是解决电磁污染问题和实现军事装备雷达隐身的有效手段。基于化学原位生长策略,以金属离子Fe²⁺和Co²⁺为原料,采用一步水热法制备FeCo/rGo复合材料,并对其形貌、结构以及吸波性能进行测试和分析。结果表明,当FeCo和氧化石墨烯的复合比为1∶0.5在厚度1.9 mm时有效吸收带宽达到5.5 GHz,其最小反射损耗达到-54.14 dB。复合比为1∶1时则实现了1.3 mm, 4.5 GHz有效吸收带宽的吸波性能,这表明FeCo/rGo磁性材料有望成为一种极具应用价值的电磁吸波材料。     

吸波材料与超材料复合结构吸波性能研究

吸收频带宽、吸收能力强一直是吸波材料研究所致力的目标。在碳纤维布/CIP/环氧树脂结构吸波材料的基础上,复合金属短线网格结构的超材料,利用CST MWS软件的谱域法对吸波材料与超材料的复合结构进行仿真。发现设计合适的金属线间距(a=4 mm)和超材料距表面的复合位置(d=2 mm),能合理调节复合结构的电磁参数,将反射率在2～18 GHz低于-10dB的带宽由3 GHz拓宽至12.4 GHz。     

沉积温度对纳米碳管-铁粒子复合物的制备及吸波性能影响（英文）

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺,以Fe(CO)_5为前驱体,在CNTs表面原位生长纳米级Fe粒子,通过改变沉积温度,调控复合粉体的形貌结构和吸波性能。用X射线衍射仪、场发射电子显微镜、透射电子显微镜和矢量网络分析仪对粉末的结构及电磁性能进行表征并对其吸波性能进行研究。结果表明,随着沉积温度升高(210～240℃),沉积到CNTs表面的Fe粒子逐渐增加;沉积温度过高时(270℃)会造成CNTS表面Fe粒子团聚。通过调节沉积温度,可以调控CNTs-Fe复合粉体的电磁性能。以吸波性能为考察指标,最终确定最佳的沉积温度为240℃。以沉积温度为240℃时所获样品的电磁参数,模拟计算出涂层厚度为2.9 mm时,反射率达到最小值为-28.3 dB,小于-10 dB的吸波带宽最大为6.1 GHz(10.2～16.3 GHz)。     

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。     

磁性纳米洋葱碳基复合材料的制备及其吸波性能

采用化学气相沉积法制备了磁性纳米洋葱碳(MCNOs)和多壁纳米碳管(MWCNTs),超声喷雾造粒后制备得到MCNO/MWCNT复合吸波材料。通过XRD、SEM、TEM、Raman及VSM等手段表征所制材料的结构和磁性能,并采用微波矢量网络分析仪对材料的电磁参数进行测试。分别研究了MCNOs、MWCNTs及MCNO/MWCN三者的吸波性能,并探讨了其吸波机理。结果表明,相较于MCNOs和MWCNTs,同等条件下二者复合后在2～18 GHz频率范围内的吸波性能显著提高。微波吸收峰随材料涂层厚度的增加向低频方向移动,当涂层厚度为3.5 mm时,最大峰值可以达到-25.6 dB,在-10 dB以上有效带宽达到2.2 GHz;基于微波介电损耗机制,分析了不同材料在2～18 GHz频率范围内的电磁性能。     

多元助剂改性羰基铁粉雷达波低频吸波性能研究

采用三种处理剂对羰基铁粉样品进行表面复合改性,研究了多元助剂对羰基铁粉样品表面改性后的微观结构及电磁参量的影响。结果表明,多元助剂的使用使羰基铁粉表面形成了一层致密的有机绝缘薄膜,能有效降低羰基铁粉的复介电常数,增加复磁导率虚部,提高吸波材料的电磁匹配性能,改善吸收剂的低频吸收效果。根据传输线理论计算吸波材料的反射损耗(Reflection loss,RL),在厚度为2mm时,三元助剂改性羰基铁粉的反射损耗峰值在2GHz附近达到-15dB,在RL-10dB的有效吸收频宽为1GHz(1.6~2.6GHz),具有较好的雷达波低频吸波性能。     

短切中空多孔碳纤维复合材料的吸波性能

以中空多孔聚丙烯腈(PAN)原丝为原料, 通过预氧化处理和碳化处理工艺制备了中空多孔碳纤维, 采用SEM和XRD对其微观结构和晶体结构进行了表征, 并对其吸波性能进行了分析. 研究结果表明, 中空多孔碳纤维是一种非石墨结构的电损耗型雷达波吸收剂; 随着短切中空多孔碳纤维体积分数的提高, 随机分布的纤维/石蜡复合吸波材料的介电常数随之增大; 用所得的电磁参数结果计算了不同厚度材料的反射率, 在2～18GHz频率范围内, 当体积分数为33.30%, 厚度为2mm时, 最低反射率为-21.36dB, 其中<-5dB的反射率带宽为5.17GHz, <-10dB的反射率带宽为2.88GHz.     

羰基铁和FeSiAl共混制备宽频吸波材料

为提高材料在低频段(1～4GHz)下的吸波性能和拓宽吸波频带,选择羰基铁和FeSiAl颗粒作为吸收剂、石蜡作为粘结剂制作吸波材料,采用矢量网络分析仪测试材料的电磁参数,并在给定厚度(0.5和1mm)下分析吸波材料的吸波性能。随着质量添加比的增加,两类材料的介电常数和磁导率均升高,添加比相同下含FeSiAl颗粒吸波材料在1mm厚时具有优异的低频吸波性能(-8.6～-1.2dB),而高频段(14～18GHz)时不及羰基铁(-16.0～-10.1dB);两类颗粒共混后,通过改变FeSiAl颗粒的含量能获得具有良好低频吸收性能(-4.5～-1.1dB)和宽频带(<-4dB频带为3.8～18GHz)的吸波材料。该结果对于通过混合其它优良低频和高频吸波材料以获取宽频带的吸波材料具有指导意义。     

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。      

Zn还原氧化石墨烯(RGO)和ZnO/RGO自组装复合材料的电磁响应行为

以天然鳞片石墨为原料制备氧化石墨烯（GO）,通过Zn将其还原为石墨烯（RGO）,且生成的ZnO附着在RGO表面。采用XRD、SEM、FTIR、Raman、TEM和矢量网络分析仪（VNA）研究了不同还原温度对ZnO/RGO复合材料形貌、结构、氧化程度、电磁损耗特性、德拜弛豫模型及电磁响应行为的影响。结果表明:还原温度为50℃时RGO还原后结构更加完整,层间距为0.89 nm时ZnO/RGO复合材料的介电常数和磁导率均较高,在17.15 GHz时反射率达到-41.2 dB,反射损耗小于-10 dB的带宽为3.67 GHz。      

Ni(NO3)2浓度对Ni/还原氧化石墨微观结构及微波吸收性能的影响

以Ni(NO₃)₂为Ni源, 利用液相浸渍法在氧化石墨层间吸附Ni²⁺, 通过H₂热还原制备出Ni/还原氧化石墨纳米复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及网络矢量分析仪等对样品的结构及性能进行分析和表征, 研究了Ni(NO₃)₂浓度对材料微观形貌及电磁性能的影响。结果表明, 所制备材料为纳米级Ni颗粒与RGO的复合体, 具有优良的微波吸收性能; 当Ni(NO₃)₂浓度为1.5 mol/L时, 材料电磁吸收性能最佳, 在2~18 GHz频率范围内, 材料厚度为2 mm时, 反射损耗(RL)小于-5 dB的频率范围可达9 GHz, RL_max可达-40 dB。