掺纳米TiO2的水泥基复合材料的性能

用超声波分散的纳米TiO2与水泥复合制备具有介电特性和电磁波防护功能的水泥基复合材料.研究了掺纳米TiO2和普通TiO2的水泥基复合材料的导电性能、电磁性能和吸波性能,用电子探针、红外光谱等测试手段表征了纳米TiO2在水泥中的均匀性和稳定性.实验结果表明:纳米TiO2具有好的稳定性,掺5.0%(按质量计)纳米TiO2的水泥基复合材料的电导率达57.0×10-3S/cm,在12.5～18 GHz频率范围(KU波段)内具有较好的介电性能和吸波性能,其最小反射率为-16.34 dB,反射率小于-10dB的连续带宽达4.5 GHz.     

碳纳米管/氮化硅纳米复合材料的制备及吸波性能研究

通过对纳米Si₃N₄表面改性和对MWCNTs表面的酸化处理,使用溶剂热法制备出Si₃N₄/MWCNTs纳米复合材料。通过SEM、XRD、FT-IR等研究了复合材料的结构以及形貌,并用矢量网络分析仪测量其电磁参数。结果表明:制备的纳米复合材料在样品厚度为1.5 mm有效吸频带的宽度最宽,可以达到5.38 GHz。在样品厚度为4.0 mm时,在4.24 GHz处反射损耗RL值可以达到-41.73 d B,有效带宽为1.81 GHz。     

NiCo2O4/BPC复合材料的制备及吸波性能研究

以紫菜为碳源、KOH活化法制备的生物质衍生多孔碳为基体,采用水热法及高温煅烧成功合成钴酸镍/生物质衍生多孔碳（NiCo₂O₄/BPC）复合材料。利用XRD、SEM对样品进行表征分析,并利用矢量网络分析仪（VNA）对其吸波性能进行测试。结果表明,NiCo₂O₄/BPC复合材料具有远远高于生物质多孔碳和钴酸镍材料的电磁波吸收性能。当匹配厚度为5.5 mm、频率为6.24 GHz时,样品的最小反射损耗值可以低至-43.20 dB,此时有效吸收带宽为3.3 GHz。该多孔结构的碳材料可有效改善纳米复合材料的阻抗匹配条件,提高材料的衰减能力,从而获得优异的微波吸收性能。     

轻薄可控聚苯胺/还原氧化石墨烯复合材料吸波性能研究

利用原位聚合法合成聚苯胺/还原氧化石墨烯(PANI/rGO)复合材料。通过控制rGO的含量来调控电磁参数,改变吸波性能,为复合材料在不同吸波条件的应用提供了解决思路。使用扫描电镜、X射线粉末衍射分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和矢量网络分析仪对复合材料进行表征和性能测试。当PANI/rGO复合材料含量为14%、吸波体厚度为2 mm时,在13.36 GHz最大反射损耗为-39.92 dB。反射损耗(RL)低于-10 dB的频段范围为11.44～15.53 GHz。     

轻薄可控聚苯胺/还原氧化石墨烯复合材料吸波性能研究北大核心

利用原位聚合法合成聚苯胺/还原氧化石墨烯(PANI/rGO)复合材料。通过控制rGO的含量来调控电磁参数,改变吸波性能,为复合材料在不同吸波条件的应用提供了解决思路。使用扫描电镜、X射线粉末衍射分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和矢量网络分析仪对复合材料进行表征和性能测试。当PANI/rGO复合材料含量为14%、吸波体厚度为2 mm时,在13.36 GHz最大反射损耗为-39.92 dB。反射损耗(RL)低于-10 dB的频段范围为11.44~15.53 GHz。     

多孔碳纤维的低成本制备及其作为高效吸波剂的应用研究

以聚丙烯腈(PAN)为碳前驱体,与热解聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶液共混,通过湿法纺丝制备PAN/PMMA共混纤维。对PAN/PMMA质量比为30%/70%和70%/30%的共混纤维在氮气中碳化,获得了纳米碳纤维(CNFs)和多孔碳纤维(PCFs),是一种简便和成本低的制备方法。利用扫描电镜观察所得CNFs和PCFs的形貌,发现单根CNFs的直径为50～150 nm,PCFs中孔的直径为0.1～1μm。由CNFs和PCFs的拉曼光谱分析了不同碳化温度对CNFs和PCFs石墨化程度的影响,结果表明随碳化温度升高,石墨化程度也增加,同时电导率也随之提高。采用CNFs和PCFs为吸波剂,以2%～6%的含量添加至环氧树脂中,测试了CNFs和PCFs与环氧树脂复合材料的电磁参数,由电磁参数计算了复合材料的吸波性能,结果表明PCFs是一种高效吸波剂,在6%添加量时,PCFs/环氧树脂复合材料最低反射率达-31 dB,在整个X波段的反射率均<-10 dB,满足武器装备对雷达波隐身的要求。     

多孔Al2O3/SiC、MoSi2/SiC复合材料的制备及吸波性能

以Si、Al₂O₃、MoSi₂微粉和生物竹材为原料,采用包埋烧结法分别制备出SiC多孔材料、Al₂O₃/SiC、MoSi₂/SiC复合材料。采用XRD、SEM及波导法测试其物相组成、显微结构及吸波性能。结果表明：MoSi₂/SiC复合材料的厚度为2 mm时有明显的吸波特性,有效吸收带宽在X波段的9.65~12.4 GHz频率范围内达2.75 GHz,且最低反射损耗为-38.27 dB。Al₂O₃/SiC复合材料孔道内的Al₂O₃与SiC晶须交缠,形成大量电偶极矩,产生介电损耗;MoSi₂/SiC复合材料除介电损耗外还存在电阻损耗,使得复合材料电磁损耗增加,是较有前途的结构功能吸波材料。     

还原的氧化石墨烯/CoFe2O4的膜分散-水热法制备及其吸波性能

基于双膜分散技术与水热法相结合的思想,在较低温度条件下,短时间内合成了还原的氧化石墨烯(rGO)/CoFe₂O₄纳米复合材料,并研究了rGO/CoFe₂O₄的吸波性能。通过 XRD、SEM、EDS、TEM、TG/DSC、IR测试手段对rGO/CoFe₂O₄进行表征,采用矢量网络分析仪测定了复合材料在2~18GHz范围内复介电常数和复磁导率的变化,并利用计算机模拟材料在不同厚度下电磁波的衰减性能。结果表明:在透明绢丝状石墨烯的表面及边缘负载了粒度均匀的纳米CoFe₂O₄粒子;单一纳米CoFe₂O₄的反射率损耗为-3.59dB。而mCoFe₂O₄:mGO为10:7的样品的吸波层厚度在2~3mm之间变化时,微波吸收效果显著增强,厚度为3mm时,出现最大微波衰减值-9.2dB,并且微波吸收峰随着吸波层厚度的增加而向低频移动。相比于单一纳米CoFe₂O₄粉体,rGO/CoFe₂O₄纳米复合材料对电磁波的吸收效果有了大幅度的提高。     

掺加碳纤维的Fe2O3功能集料电磁防护混凝土

利用滚制成型法制备Fe₂O₃功能陶粒,并用作粗集料,在水泥石中掺加碳纤维吸波剂制备得到新型电磁防护混凝土。研究了功能陶粒的物相、形貌和相对电磁参数,采用弓形法测试对比了Fe₂O₃功能集料混凝土和普通碎石混凝土的吸波性能,分析了碳纤维掺量和匹配层对Fe₂O₃功能集料混凝土电磁吸波性能的影响。结果表明：在8～18 GHz,Fe₂O₃功能集料混凝土的反射率明显优于普通碎石混凝土,加入体积分数0.2%的碳纤维能在Ku波段提高混凝土的吸波性能,但碳纤维的掺入也易使Fe₂O₃功能集料混凝土与自由空间的阻抗匹配变差,发生强电磁反射;添加10 mm厚匹配层后,混凝土结构的吸波性能改善显著,碳纤维体积分数为0.6%的双层结构Fe₂O₃功能集料混凝土最小反射率为-13.48 dB。同时,对制得的电磁防护混凝土的抗压性能进行测试,碳纤维体积分数为0...     

GF/CF/ACFFS多层复合材料的吸波性能研究

基于结构型复合材料的复合效应和设计原理,以圆形缝隙型活性碳毡电路屏(ACFFS)为基础吸波剂,短切碳纤维(CF)为增强吸波剂,以玻璃纤维(GF)增强的环氧树脂(EP)为阻抗匹配层,设计了GF/CF/ACFFS多层吸波复合材料。研究了短切碳纤维质量分数和层间排布对GF/CF/ACFFS多层复合材料吸波性能的影响。研究结果表明,在2~18GHz频率范围内,CF质量分数为0.7%,底层为ACFFS/EP的三层吸波复合材料最大反射衰减(RL)为-38.54d B,且有效吸收带宽(RL-10d B)达到11.33GHz(6.17~17.5GHz)。当短切碳纤维质量分数适量时可以有效提高复合材料的吸波性能,将CF和ACFFS合理组合有利于获得性能优异的吸波材料。     

片状和棒状γ-AlOOH/MWCNTs复合材料的制备及微波吸收性能研究

以Al(NO3)3·9H2O、柠檬酸钠和多壁碳纳米管(MWCNTs,Multi Walled Carbon Nanotubes)为原料,采用水热法制备了片状和棒状γ-AlOOH/MWCNTs复合材料.研究了γ-AlOOH/MWCNTs复合材料形貌结构和水热时间对材料电磁参数及微波吸收性能的影响.结果表明:片状复合材料的介电常数高于棒状复合材料,棒状复合材料具有更好的吸波性能.片状γ-AlOOH/MWCNTs复合材料在10.32 GHz处的最小反射损耗(RL,Reflection Loss)为-29.86 dB,有效吸收带宽达到3.76 GHz.棒状γ-AlOOH/MWCNTs复合材料在7.92 GHz处的最小反射损耗RL值达到-61.05 dB,同时低于-10 dB的有效吸收带宽为3.44 GHz.     

CeO2/石墨烯纳米复合材料摩擦性能研究

利用水热法合成不同重量比的二氧化铈/石墨烯(CeO₂/G)纳米复合材料。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜对复合材料进行了组成结构分析。通过四球摩擦机对所制样品进行摩擦实验,研究不同重量比对CeO₂/G纳米复合材料摩擦性能的影响,并用扫描电子显微镜对小钢球表面磨痕进行表征。结果表明,CeO₂纳米颗粒均匀负载在石墨烯片上,同时作为间隔物防止石墨烯片再次聚集。在摩擦条件载荷392 N,转速1 200 r/min下,添加相同质量分数(0.5%)的样品时,石墨烯和硝酸铈重量比为1∶8的样品减摩抗磨性能更好,使润滑油摩擦系数下降49%,磨斑直径下降20%。     

对负离子对氧化石墨烯/聚苯胺电磁性能的影响

以过硫酸铵为引发剂,控制掺杂质子浓度为1 mol/L,分别以Cl–、CSA–(樟脑磺酸根)和SO42–为对负离子,通过原位化学氧化聚合法制备得到掺杂态氧化石墨烯/聚苯胺复合材料.采用SEM、FTIR和XRD对复合材料进行形貌和结构表征,采用四探针法、矢量网络分析仪分别测试复合材料的电磁参数,并计算材料的阻抗和反射损耗(RL).结果表明,3种复合材料均呈现聚苯胺纳米椎体包覆氧化石墨烯片层的三明治形貌.对负离子为SO42–时,复合物的电导率最高为5.500 S/cm,同时介电损耗能力最强.而樟脑磺酸掺杂复合物的驻波比在14.2 GHz处可达到1.1,更接近行波状态,具有最佳阻抗匹配性能.其最佳反射损耗为–30 dB(9.93 GHz,2.75 mm),有效吸波频宽(RL<–10 dB的频率范围)最高可至4.85 GHz(12.30～17.15 GHz,2 mm).     

Fe3O4／聚苯胺纳米复合材料的吸波性能研究

以磺基水杨酸（SSA）为乳化剂和掺杂剂,过硫酸铵（APS）为氧化剂,采用乳液聚合的方法合成了导电聚苯胺（PANI）包覆磁性四氧化三铁（Fe3O4）的纳米核-壳复合材料,并对纳米Fe3O4及复合材料进行了XRD、SEM、FT—IR表征。研究了Fe3O4／PANI纳米材料在2～18GHz范围的微波电磁特性与吸波性能,结果表明：复合材料密度为0．12g／cm^3时,其平均衰减为-5dB,最大衰减为-12dB,衰减为-5dB时的频宽可达6GHz。     

FeSe2/RGO复合材料的制备与电磁波吸收性能分析

本文通过溶剂热反应法在还原石墨烯表面生长了Fe Se₂,制备出性能稳定的Fe Se₂/RGO复合材料。利用矢量网络分析仪测试电磁参数并通过计算发现,当匹配厚度达到3mm时,在7.52GHz处出现最佳反射率为-42.78dB,证明该复合材料在C波段(4～8GHz)有良好的吸收性能。进一步说明Fe Se₂/RGO复合材料具备良好的电磁波吸收性能,是一种性能优异的电磁波吸收材料。     

CoFe@C复合材料吸波性能研究

本实验采用两步法，首先通过溶液法制备CoFe双金属MOFs，然后经氩气氛围下碳化处理得到碳包覆钴铁合金核壳结构复合材料。通过不同测试方法对材料的微观形貌、物相组成进行表征，采用矢量网络分析仪对材料吸波性能进行测试。结果表明，材料尺寸较均匀，且内部合金颗粒分布均匀。当材料载量为30%时，在3 mm厚度处RL可达35.84 dB，有效吸收带宽（RL≤10 dB）为2.78 GHz(6.21 GHz～8.99 GHz)；在2 mm厚度处RL为21.98 dB，有效吸收带宽（RL≤10 dB）为4.47 GHz(9.98 GHz～14.45 GHz)，表现出比其他比例样品更优异的吸波性能。该工作可为构建新型碳基吸波材料提供研究基础。     

炭黑-矿棉基双层吸波材料的微波吸收性能

单层结构吸波材料只在较窄的频率范围内具有较好的吸波性能,采用多层结构可以有效改善吸波性能。根据阻抗匹配原理以及电磁波传输规律,设计制备了具有阻抗渐变特性的双层结构吸波矿棉板,并采用弓形反射法测试了在2~18 GHz范围的吸波性能。结果表明:阻抗匹配设计是吸波材料设计中的重要环节;双层结构吸波矿棉板的吸波性能随匹配层中炭黑含量的增加而降低,随吸收层中炭黑含量的增加而增强;当匹配层中炭黑含量为1%,吸收层炭黑含量为5%时,样品的反射率在2~18GHz范围内全部小于-10dB;当匹配层中炭黑含量为1%,吸收层炭黑含量为4%时,最小反射率可以达到-41.5dB。该吸波矿棉板具有一定的工程应用价值。     

柔性Ag@TiO2/碳纳米纤维膜的制备及光催化性能

首先通过静电纺丝、预氧化煅烧法制备出自支撑的柔性TiO₂/碳纳米纤维膜(TiO₂/CNFs),然后在AgNO3溶液中通过光沉积法制备出三元复合Ag@TiO₂/CNFs光催化剂。该纤维膜可以直接从废水中取出,减少了过滤、离心等工艺步骤。同时,TiO₂分散在碳纤维中,防止了纳米颗粒的团聚。相对于纯粉体TiO₂,三元复合Ag@TiO₂/CNFs膜对可见光的吸收明显提高,并表现出优异的光催化性能。当Ag占膜质量的理论百分比为1%时,Ag@TiO₂/CNFs对罗丹明B的降解效果最好,光照150 min后降解率可达到95.30%。     

Ni/石墨纳米复合材料的制备及微波吸收性能研究

利用氧化石墨层间可吸附大量离子的特性使Ni2＋吸附到氧化石墨层间,再通过H2还原制备了不同还原温度下的Ni/石墨纳米复合材料。采用SEM、XRD、磁滞回线及电磁参数测定等手段考察了Ni/石墨纳米复合材料的组成、晶体结构、磁学性能及微波吸收性能与还原温度的关系。结果表明：Ni/石墨纳米复合材料主要由分布在石墨层间或附着在石墨片层表面的纳米Ni颗粒构成,纳米Ni颗粒的粒径随还原温度的升高而增大。Ni/石墨纳米复合材料的密度在2.99～4.26g/cm3之间,磁滞回线的面积和剩磁都较小,是一种典型的轻质软磁性材料。随着试样厚度的增加,吸收频段向低频方向移动,匹配频率处的理论反射损耗量呈下降的趋势。当厚度为1.5mm时,300℃下还原的Ni/石墨纳米复合材料的微波吸波效果最好,反射损耗量达-17.5dB,反射损耗量低于-5dB的频段范围为8.5～14.5GHz,频宽达6GHz。     

添加MWCNTs的结构吸波材料的制备及其性能研究

采用炭纤维、玻璃纤维、环氧树脂和纳米碳管制备了结构吸波材料。通过实验和理论计算研究了MWCNTs含量对单层结构吸波材料的吸波性能的影响和层间排列方式对双层结构吸波材料吸收性能的影响。对于单层的结构吸波材料,当MWC-NTs的含量为9%时吸波效果最佳,吸收率超过-10dB的有效带宽为5.4GHz;对于双层结构吸波材料,当层间排列为MWCNTs15%MWCNTs3%时,最大吸收率为-39.3dB、吸收率超过-10dB的有效带宽为6.5GHz,涵盖了整个Ku频率范围(12～18GHz),更能满足"强、宽、薄"的要求。