钡铁氧体纳米复合材料的制备及其微波吸收性能的研究

采用聚乙二醇凝胶法制备了M-型钡铁氧体复合氧化物纳米材料,并将其与传统的微波吸收剂铁粉结合起来,制成双层复合的吸波涂层,进行测试,得到性能良好的微波吸收材料.在总结实验事实的基础上,对纳米复合材料的吸波机理进行了探讨.     

碳纳米管/石英复合材料的电磁波吸收性能

采用溶胶-凝胶法合成了碳纳米管/石英复合粉体, 复合粉体经热压烧结获得致密的复合材料. 在8.2～2.4GHz波段测试了该复合材料的复介电常数, 发现复介电常数随着碳纳米管含量的增加而大幅度提高, 大的介电常数虚部说明该复合材料具有很大的介电损耗. 采用传输线理论计算了该复合材料对电磁波的反射损耗, 发现复合材料在此波段对电磁波具有吸收效果, 并且反射损耗 与复合材料的厚度、碳纳米管体积含量具有密切的关系. 本文还采用了层状设计的方法提高了复合材料的吸波性能.     

锶铁氧体包覆碳纳米管复合材料的研究

利用空气加热氧化法在不同温度下对碳纳米管(CNTs)进行预处理,然后用混酸对CNTs做进一步的处理。采用原位复合法与溶胶-凝胶法结合制备出锶铁氧体包覆的改性CNTs。利用FT-IR、TEM、XRD、SEM等检测了样品的性能。结果表明,CNTs表面引入了大量的羟基、羰基,其水溶性明显增强;并制备出了包覆均匀致密的碳纳米管-锶铁氧体(CNTs-SrFerrite)样品。     

微波吸收复合材料Ag/NiFe2-xCexO4的制备与表征

用水热法分别制备了镍铁氧体粉末(NiFe2O4)及其单质银复合、Ce^3+掺杂镍铁氧体粉末(Ag/NiFe2-xCexO4)复合物。用粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VAN)等分别表征了产物的结构、形貌、电磁性能。结果表明,水热法一步可制备出Ag/NiFe2-xCexO4复合物,Ag/NiFe2-xCexO4复合物的组分之间存在一定的相互作用;通过银单质复合与铈离子掺杂对铁氧体的比饱和磁化强度影响较大,但对矫顽力影响不大。与单一组分相比,Ag/NiFe2-xCexO4复合物表现出更优良的微波吸收性能,当x=0.08时,s11(Ag/NiFe1.92Ce0.08O4)=-22.80 dB,s12(Ag/NiFe1.92Ce0.08O4)=-4.04 dB。通过掺杂与复合其介电损耗和磁损耗都有提高,介电损耗提高更明显,是颇具应用前景的微波吸收材料。     

六角晶系钡铁氧体与锶铁氧体吸波性能的比较

采用柠檬酸盐溶胶一凝胶法制备了六角晶系钡铁氧体BaFe12O19与锶铁氧体SrFe12O19.采用XRD、AFM、TEM研究了产物的粒形、粒径与矿物组成.结果表明,铁氧体的平均粒径为50nm.采用网络分析仪分别测试了0.1～6GHz内铁氧体的介电常数、磁导率与12～18GHz内吸波涂层的微波损耗.结果表明,钡、锶铁氧体的介电常数虚部形态与损耗角正切形态基本相同,但钡铁氧体在较宽的频率范围内具有较多的损耗角正切峰值,钡铁氧体的吸波性能优于锶铁氧体.     

纳米锌铁氧体的制备与微波吸收性能研究

采用硝酸铁、硝酸锌、柠檬酸制备前驱体,在不同加热温度与速率下制备锌铁氧体.用X射线衍射、原子力显微镜及网络分析仪研究了产物的结构组成、颗粒形貌及复介电常数与磁导率.研究表明:以60℃/h加热速率缓慢升温至650,保温1h得到结晶度良好的尖晶石型锌铁氧体ZnFe2O4,平均粒径为23nm.快速升温不利于形成尖晶石相.采用聚合物乳液作基材制备锌铁氧体涂层,在5～12GHZ频率(C、X波段)内,微波反射损失大于10dB,具有良好的吸波性能.     

稀土元素对W型钡铁氧体微波吸收特性的作用

采用化学共沉淀法制备W型钡铁氧体,研究稀土元素Dy、Nd、Pr掺杂对铁氧体微波特性的作用.发现:稀土元素的掺入能有效调整铁氧体的微波电磁参数,使自然共振频率向高频移动,并明显提高试样的高频弛豫特征,同时减小复介电常数,以利于阻抗匹配.在一定范围内增大Dy的掺杂量x,有利于进一步获得低介电损耗和高磁损耗,用数值计算模拟方法得到x=0.05时匹配厚度下铁氧体在2～18GHz范围的反射率曲线:吸收峰值达-52.34dB,吸收率小于-10dB的带宽7.9GHz,结果表明稀土Dy掺杂有利于制备轻、薄铁氧体吸波材料.     

CNTs/Polyester复合材料的微波吸收特性研究

研究了添加不同质量分数CNTs的聚酯基复合材料的电磁波吸收性能,初步分析了CNTs的螺旋结构和手征性质导致8～40GHz波段良好的吸收。其中厚度为1.40mm±0.05mm的CNTs/Polyester复合材料在25GHz有较强的吸收峰。     

可降解碳纳米管/聚乳酸复合材料的制备及性能

利用丙交酯的开环聚合反应成功地制备了单壁碳纳米管/聚乳酸复合材料, 研究了其降解性和热稳定性。通过红外光谱(FTIR)、 Raman光谱、 热失重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)研究, 证明乙二醇功能化的单壁碳纳米管能够参与丙交酯的开环聚合反应, 并在碳纳米管侧壁成功接枝聚乳酸链, 得到的复合材料在碱性溶液中容易降解。差示热分析(DSC)表明, 功能化单壁碳纳米管/聚乳酸复合材料的玻璃化转变温度与纯聚乳酸相比有所提高。      

镀镍碳纳米管的微波吸收性能研究

用竖式炉流动法制备了碳纳米管,碳纳米管的外径40nm～70nm,内径7nm～10nm,长度50μm～1000μm,呈直线型,用化学镀法在碳纳米管表面镀上了一层均匀的金属镍。碳纳米管吸波涂层在厚度为0.97mm时,在8GHz～18GHz,最大吸收峰在11.4GHz(R=-22.89dB),R<-10dB的频宽为3.0Hz,R<-5dB的频宽为4.7GHz。镀镍碳纳米管吸波涂层在相同厚度下,最大吸收峰在14GHz(R=-11.85dB),R<-10dB的频宽为2.23Hz,R<-5dB的频宽为4.6GHz。碳纳米管表面镀镍后虽然吸收峰值变小,但吸收峰有宽化的趋势,这种趋势对提高材料的吸波性能是有利的。碳纳米管作为偶极子在电磁场的作用下,会产生耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而雷达波能量被转换为其它形式的能量。     

羰基铁/三元乙丙橡胶复合材料的吸波性能

为了探明吸波材料的厚度、吸收剂的含量与吸波性能之间的关系,以羰基铁为吸收剂、三元乙丙橡胶为基体制备了复合橡胶吸波材料,采用矢量网络分析仪研究了在2.6~18 GHz范围内羰基铁含量和吸波材料厚度对吸波性能的影响,并利用电磁理论分析了吸波材料的吸波性能.对于3 mm吸波材料,当羰基铁体积分数为45%时,在3.5 GHz处其反射率的最小值达-21.7 dB;在羰基铁含量一定的条件下,微波吸收性能与吸波材料的厚度并不成正比关系,当厚度<2 mm时,吸波材料的吸波效果较差;当厚度>2 mm时,随着吸波材料厚度的增加,最大吸收峰的位置向低频移动,并且最大吸收峰的峰值和指定反射率的频率带宽也呈减小的趋势.在相同厚度下,随着羰基铁含量的增加,吸波材料在电磁波吸收峰处的反射率不断减小,而且吸波材料吸收峰的位置也向低频移动;输入阻抗与空气阻抗越接近,吸波材料的吸波性能越好.     

Interaction study on DNA,single-wall carbon nanotubes and acridine orange

The fluorescence of acridine orange (AO) can be quenched significantly with addition of the single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) solution, due to the formation of a hybrid complex between AO and SWCNTs. A fluorescence enhancement of approximately 18× can be observed after the addition of certain amount of DNA into the above mentioned solution. The fluorescence increase was linearly proportional to the amount of DNA added in the concentration range of 0–50.75 μM, and the DNA detection limit was down to 8.56 × 10⁻⁸ M. This method can be used to detect DNA in vitro.     

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.     

SDBS修饰碳纳米管及其增强聚乳酸复合材料的制备与表征

采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对碳纳米管进行表面修饰,并以其为增强体,利用溶剂蒸发法制备了碳纳米管/聚乳酸复合材料.采用红外吸收光谱、偏光显微镜、扫描电镜及拉伸实验研究了SDBS修饰的碳纳米管表面形貌和结构以及碳纳米管/聚乳酸复合材料的链结构、聚集态结构和力学性能.SDBS修饰可使碳纳米管均匀分散于有机溶剂中,并改善...     

单壁碳纳米管对微穿孔板吸声体吸声性能的影响

实验研究了单壁碳纳米管对微穿孔板吸声体吸声性能的影响。使用单壁碳纳米管对传统的微穿孔板吸声体进行表面修饰,得到复合微穿孔板吸声体,在阻抗管中测量得到其垂直入射吸声系数,并与复合之前的实验结果进行对比发现,经单壁碳纳米管表面修饰后的复合微穿孔板吸声体的吸声性能在低频范围内有明显的改进,吸声系数最大可提高约39.6%。对基于单壁碳纳米管表面修饰的复合微穿孔板吸声体的吸声机理进行探讨时发现,复合吸声体在微穿孔板吸声体共振吸声的基础上引入了单壁碳纳米管与微穿孔板界面的摩擦振动作用等辅助吸声机制使得其吸声性能变优。该研究结果为微纳复合吸声降噪结构的设计提供了研究思路。     

碳纳米管微波损耗机理的探讨

研究表明,铁磁性纳米粒子能增强和改善碳纳米管的微波吸收性能,碳纳米管和聚合物的复合物可能成为性能优异的微波屏蔽与吸收材料.探讨了碳纳米管材料的微波损耗机理.     

Modal analysis of carbon nanotubes and nanocones using FEM

Modal analysis of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) and nanocones (SWCNCs) was performed using a finite element method (FEM) with ANSYS. The vibrational behaviors of fixed beam and cantilever SWCNTs with different section types of a circle and an ellipse were modeled using three-dimensional elastic beams of carbon bonds and point masses. Also, the vibrational behaviors of fixed beam and cantilever SWCNCs with different disclination angles of 120°, 180°, and 240° were modeled using the same method. The beam element natural frequencies were calculated by considering the mechanical characteristics of the covalent bonds between the carbon atoms in the hexagonal lattice. Each mass element of the carbon atoms was assigned as a point mass at the nodes of the FEM elements. The natural frequencies of zigzag and armchair SWCNTs and SWCNCs were also computed. There were some differences between the findings obtained in this study and the molecular structural mechanics data available in the literature. The natural frequencies of SWCNCs were estimated depending on the geometrical type and disclination angle with different boundary conditions. The natural frequencies of the SWCNCs with disclination angles of 120°, 180°, and 240° increased significantly at higher modes of vibration.     

Si元素对碳纳米管增强铝基复合泡沫组织与性能的影响

针对金属基复合材料,添加合金元素是提升其综合性能的有效途径.本文通过高能球磨和填加造孔剂法,制备了添加Si元素的碳纳米管(CNTs)增强铝基(CNTs/Al-Si)复合泡沫,通过准静态压缩实验测试其压缩性能和吸能性能,进一步研究烧结温度和不同Si元素含量对CNTs/Al-Si复合泡沫微观组织、压缩性能和吸能性能的影响,...