聚苯胺纳米纤维/锂锌铁氧体复合吸波材料的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备锂锌铁氧体(Li_0.435Zn_0.195Fe_2.37O₄,LZFO),界面聚合法制备纯聚苯胺(PANI)和PANI纳米纤维/LZFO复合材料。通过SEM、XRD、FTIR和矢量网络分析(PNA)等对材料的物相、结构和吸波性能进行了表征和分析。结果表明:制备出的样品分别为PANI、LZFO和不同配比的PANI纳米纤维/LZFO复合材料。在2~18 GHz范围内,PANI纳米纤维/LZFO复合材料的电磁波反射率<-10 dB的波段有2个,吸波性能较纯PANI和LZFO有了很大提高,并且拓宽了吸波频带,当PANI纳米纤维/LZFO复合材料中PANI纳米纤维的质量分数为10%,其综合吸波性能最佳,电磁波反射率<-10 dB的波段分别为2.5~5.5 GHz波段和14.5~16.5 GHz波段,最大吸收峰可达到-33.8 dB。而PANI和LZFO在电磁波反射率<-10 dB的波段只有1个。因此通过PANI纳米纤维接枝铁氧体,可调节电磁参数,提高材料的吸波性能。      

隐晶质石墨/LDPE复合材料的吸波性能

为了研究隐晶质石墨在吸波材料方面的应用,从隐晶质石墨微观形貌、粒径大小、晶体结构、杂质成分入手,深入探讨隐晶质石墨含量对隐晶质石墨/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料吸波性能的影响.结果表明,固定碳含量为85.69％的微米级隐晶质石墨可显著提高低频吸波效果,且其含量对吸波材料吸波性能有很大影响;随着隐晶质石墨吸波剂含量的增加,最大吸收峰值均向低频方向移动,在隐晶质石墨含量为60％时的反射率在频段2～18GHz达到最大峰值-25.19 dB,小于-5dB和-10 dB的有效带宽分别为4.31 GHz和2.57 GHz.研究表明,隐晶质石墨/LDPE复合材料具有较好的吸波性能.     

碳纤维增强莫来石陶瓷的介电性能和吸波性能研究

采用模压成型工艺和固相反应烧结制备了碳纤维/莫来石（Cf /Mullite）复合材料。对Cf /Mullite复合材料的物相组成、微观结构进行了表征,使用矢量网络分析仪研究了碳纤维（Cf）含量对莫来石（3Al2O3 2SiO2）陶瓷在X波段（8.2~12.4 GHz）的介电性能和吸波性能的影响。结果表明：Al2O3和SiO2在高温下充分反应生成了莫来石陶瓷,Cf /Mullite复合材料具有相对致密结构,Cf /Mullite复合材料的介电常数和介电损耗角正切值（tan δ）均随碳纤维添加量的增加而增大,且Cf的加入使得莫来石陶瓷具有更优的电磁波吸收性能。Cf体积分数为1.2%、Cf /Mullite复合材料厚度d=1.5 mm时,反射损耗最大吸收峰为-33.3 dB,反射损耗优于-5 dB的吸收频宽达3.675 GHz,反射损耗优于-10 dB的频宽达到2.205 GHz。Cf的加入显著提高了莫来石陶瓷的吸波性能。     

SiC_W含量对SiC_W/Si_3N_4复合陶瓷力学及高温微波性能影响

以α-Si_3N_4粉、β-SiC_W为原料,Al_2O_3、Y_2O_3为烧结助剂,采用凝胶注模工艺制备了SiC_W/Si_3N_4复合陶瓷材料,烧结温度为1 650℃,保温1.5h。研究了SiC_W加入含量对SiC_W/Si_3N_4复合陶瓷的微观结构、力学及常温/高温微波吸收性能的影响。结果表明:随着SiC_W含量的增加,SiC_W/Si_3N_4复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧性都有先増后减的趋势,当含量为10wt%时,抗弯强度达到最大值505MPa,断裂韧性达9.515MPa·m1/2。常温介电常数在SiC_W含量为10wt%时,实部达最大值12,在12GHz最大吸收值为-21dB。高温介电常数随着SiC_W含量的增加有先增后减的趋势,在含量为10wt%时,实部达到最大值12.5。相比于纯Si_3N_4陶瓷,当SiC_W含量为10wt%时,SiC_W/Si_3N_4复合陶瓷在11.7GHz左右最大吸收可达-27dB,有效吸收频带(小于-5dB)为11.2~12.3GHz。     

基于遗传算法的介电梯度碳纳米管/环氧树脂吸波材料优化设计

将碳纳米管吸波剂超声分散到环氧树脂中,制备了碳纳米管/环氧树脂吸波材料。采用同轴法测试了2%、5%、9%(质量分数)碳纳米管/环氧树脂吸波材料电磁参数。随碳纳米管含量的增加,吸波材料的复介电常数不断增大。遗传算法优化设计的介电梯度碳纳米管/环氧树脂吸波材料最优结构为双层5%、9%(质量分数)碳纳米管/环氧树脂复合材料,其厚度分别为0.5146、1.3255mm,多层吸波材料反射率-5dB频带宽最大,为8.48GHz。     

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.     

以中空多孔碳纤维为主体的轻质吸波材料吸波性能研究

根据阻抗匹配原理和电磁波传播规律,以中空多孔聚丙烯腈(PAN)碳纤维为主要吸收剂,分别添加以炭黑、碳纤维和羰基铁粉为吸收剂的匹配层,制备了双层轻质雷达吸波材料,并考察了其吸波性能.结果表明,双层结构设计和不同吸收剂的复合对提高材料的吸波性能起着重要的作用.以羰基铁粉作吸收剂的匹配层比以炭黑和碳纤维作吸收剂的匹配层对提高以中空多孔碳纤维吸波材料的吸波性能更为显著.所制备的材料在厚度为2.90mm,密度为1.28g/cm³时,在4~18GHz频率范围内反射率≤-8dB的带宽为11.42GHz,反射率≤-10dB的带宽为10.90GHz.     

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。      

保护气氛下反应烧结MoSi_2/Al_2O_3复合陶瓷

以金属Mo粉、Si粉和Al粉为原料,采用反应烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料,有效增强其室温韧性和强度,并揭示其电阻率随烧结温度变化规律。利用XRD和SEM分析不同温度烧结后MoSi_2/Al_2O_3复合材料试样的物相组成和微观结构;研究不同烧结温度下试样的力学和电学性能。结果表明:在氩气保护气氛下1 200℃时,MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料的各项性能较好,其显气孔率为20.7%,体积密度为4.8g/cm~3,断裂韧性值为9.72MPa·m1/2,电阻率为6.0×10~(-2)Ω·cm。所制备的MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料物相结构主要由Al_2O_3包覆MoSi_2形成的连续包覆相组成,组织结构均匀。烧结温度为1 200℃时,MoSi2导电相由弥散分布变成相互连接的网络状分布,且Al_2O_3包覆MoSi_2导电相的包覆层变薄,包裹的MoSi_2颗粒之间易于突破包覆相而互相连通,有助于降低电阻率。     

复合材料中碳纤维的铺设方式对吸波性能的影响

实验采用东华大学自制的碳纤维作为吸波剂，在基体环氧树脂中平行排列，制备出了吸波复合材料。采用矢量网络分析仪在2~18GHz波段，对复合材料的吸波性能进行测试。结果表明：复合材料的吸波性能不仅与碳纤维含量有关，还与碳纤维在基体中的排列方式有关，当碳纤维含量为3．2％（质量分数）时，吸波复合材料最大反射衰减为-18．64dB，反射率〈-10dB的频率带宽为2．6GHz，同时采用电磁理论对材料的吸收机理进行了探讨。     

单壁碳纳米管-CoFe2O4双层复合材料的微波吸收特性

通过直流电弧放电法制备了高结晶性单壁碳纳米管（SWCNTs）,采用溶胶凝胶自燃法制备CoFe₂O₄,并将两种材料复合制成SWCNTs-CoFe₂O₄双层吸波材料。使用Raman光谱、XRD、SEM、TEM和矢量网络分析仪对SWCNTs和CoFe₂O₄的形貌、结构和电磁性能进行了表征,并利用传输线理论分析了SWCNTs-CoFe₂O₄双层吸波材料在2~18 GHz频带内的微波吸收性能。结果表明,相对于单一材料,SWCNTs-CoFe₂O₄双层复合材料的吸波性能得到了极大提高。当CoFe₂O₄作为匹配层、SWCNTs作为吸收层时,通过调节匹配层和吸收层的厚度,SWCNTs-CoFe₂O₄双层复合材料的最强反射损耗可以达到-61.13 dB,低于-10 dB的吸收带宽达到7 GHz （8~15 GHz）。因此,SWCNTs-CoFe₂O₄双层复合材料是一种新型的有应用前景的高吸收宽频带吸波材料。     

纳米SiC纤维改性短切碳纤维增强Si_3N_4陶瓷介电响应及吸波性能

以甲基三氯硅烷为原料,采用催化化学气相沉积(CCVD)工艺在短切碳纤维(C_(fd))表面制备了纳米SiC纤维(nano SiC_f)改性层,并采用凝胶注模-无压烧结工艺制备了nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料。使用矢量网络分析仪研究了nano SiC_f-C_(fd)和C_(fd)对Si_3N_4陶瓷在X波段(8.2~12.4GHz)的介电响应和吸波性能的影响。结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料的复介电常数和介电损耗角正切值(tanδ)均随纤维添加量增加而增大;相同纤维含量时,nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料的介电常数实部比C_(fd)/Si_3N_4复合材料有所降低,但损耗角正切升高。反射损耗结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料拥有更优的电磁波吸收效果。nano SiC_f-C_(fd)含量为2wt%、d=2.5mm时,出现最大吸收峰-14.95dB,反射损耗优于-5dB,波段频宽达3.5GHz。nano SiC_f界面改性能有效提高C_(fd)/Si_3N_4复合材料的吸波性能。     

Double layer microwave absorber based on Cu dispersed SiC composites

The present work has been focused on designing an efficient and cost-effective double layer microwave absorber in 8.2–12.4?GHz frequency range. For the same, Cu particles were dispersed in SiC to achieve enhanced microwave absorption by combining the excellent dielectric characteristics of SiC with highly conductive Cu. Cu dispersed SiC composites were prepared by dispersing various weight fractions of Cu particles in the SiC matrix using planetary ball mill. The Cu dispersion in SiC yielded excellent relative complex permittivity values translating into a decrease in the reflection loss (RL) values of dispersed composites as compared to the pristine counterpart. The minimum RL of ?17.18?dB has been observed for 2?wt% Cu dispersed SiC composite at 11.81?GHz with a thickness of 1.3?mm and bandwidth corresponding to ?10?dB is 1.77?GHz. Genetic algorithm approach has been implemented to design double layer microwave absorber to further enhance the microwave absorption of the prepared composites for realizing a cost-effective solution. The optimum double layer results show the RL of ?32.16?dB at 11.05?GHz with 1.67?mm total thickness and bandwidth corresponding to ?10?dB is 2.35?GHz.     

含SiC阵列改性涂层的新型SiC/Cf复合材料吸波性能研究

以葡萄糖、Si粉、碳纤维为原料, 采用化学镀结合高温烧结两步法制备了具有SiC阵列改性涂层的新型SiC/C_f复合材料。采用不同手段表征SiC/C_f复合材料的相组成、微观结构和吸波特性。结果表明: 碳纤维表面包覆大量结合紧密、垂直表面向外生长的SiC阵列, 且阵列分布均匀, 高度约为1.4 μm。当SiC/C_f复合材料厚度在1~2 mm范围内时, 随厚度增加, 最小反射损耗(RL_min)由高频向低频移动; 当厚度为1.8 mm时, 在8.31 GHz下的RL_min为-40.653 dB, 有效吸收带宽为1.11 GHz(RL < -10 dB); 当厚度为1.5 mm时, 有效吸收带宽可达2.42 GHz, 且厚度为1.3~1.8 mm时, RL_min均小于-20 dB。SiC阵列改性碳纤维新型SiC/C_f复合材料有望成为一种轻质高效的电磁波吸收材料。     

Study on microwave absorption properties of metal-containing foam glass

Materials with the properties of electromagnetic (EM) wave absorption are attractive topics. In this work, we report that EM wave absorption composites, consisting of foam glass, zinc and zinc oxide, were prepared by sintering mixture of foam glass raw material and zinc powder. Microwave reflection loss of composite was calculated based on the permittivity in the range of 8.2-12.4 GHz. The results show that zinc-containing foam glass absorbs efficiently microwaves. The sample with zinc filler to foam glass mass ratio of 3/18 had a reflection loss below −10 dB in the range of 11.3-12.4 GHz, and the minimum reflectivity was −15.6 dB at both 12.0 and 12.4 GHz. Microwave absorption performances of specimens can be controlled by changing the ratio between zinc powder and foam glass mass. The detailed mechanism of the control was investigated through X-ray diffraction (XRD) analysis and scanning electrical microscopy (SEM) observations.     

三维碳化硅纳米线增强碳化硅陶瓷基复合材料的电磁屏蔽性能

碳化硅纳米线具有优异的电磁吸收性能, 三维网络结构可以更好地使电磁波在空间内被多次反射和吸收。通过抽滤的方法制备得到体积分数20%交错排列的碳化硅纳米线网络预制体。然后采用化学气相渗透工艺制备热解炭界面和碳化硅基体, 并通过化学气相渗透和前驱体浸渍热解工艺得到致密的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料。甲烷和三氯甲基硅烷分别是热解炭和碳化硅的前驱体, 随着热解碳质量分数从21.3%增加到29.5%, 多孔SiCNWs预制体电磁屏蔽效率均值在8~12 GHz (X)波段从9.2 dB增加到64.1 dB。质量增重13%的热解碳界面修饰的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在X波段平均电磁屏蔽效率达到37.8 dB电磁屏蔽性能。结果显示, SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在新一代军事电磁屏蔽材料中具有潜在应用前景。     

SiCNW-Cf/LAS复合材料的制备和电磁波吸收性能EI北大核心CSCD

采用热蒸发法,以乙炔黑为碳源,在碳纤维(Cf)布上制备不同摩尔硅碳比的SiC纳米线(SiCNW)。通过浆料浸渍及真空烧结工艺,以不同摩尔硅碳比下制备的SiCNW-Cf作为中间夹层制备SiCNW-Cf/LAS(Li2O-Al2O3-SiO2)复合材料。结果表明:随着摩尔硅碳比的减小,SiCNW的直径不断减小,产量先增加后减小,并在摩尔硅碳比为1∶3时达到最高。摩尔硅碳比为1∶1时,所制备的SiCNW-Cf/LAS具有对电磁波的最低反射损耗-40.9dB(7GHz,3mm)。摩尔硅碳比为1∶3时,所制备的SiCNW-Cf/LAS具有吸收电磁波的最大有效带宽4.61GHz(Ku波段,1.5mm)。SiCNW-Cf/LAS复合材料优异的吸波性能归因于其对电磁波较高的介电损耗、散射损耗以及LAS对材料与空间阻抗匹配的调整。     

原位反应热压烧结SiC/MoSi_2复合材料的力学性能研究

采用原位反应热压烧结工艺成功制备了不同SiC体积分数的SjC/MoSi2复合材料,研究了SiC/MoSi2复合材料的室温抗弯强度、断裂韧性随SiC体积分数变化的规律,分析了SiC/MoSi2复合材料的强韧化机理.结果表明,SiC的加入显著提高了MoSi2基复合材料的室温力学性能,SiC/MoSi2复合材料的抗弯强度和断裂韧性均优于纯MoSi2,并且随着SiC体积分数的增加而增大;SiC/MoSi2复合材料的强化机制主要是弥散强化和细晶强化,韧化机制主要是微裂纹增韧.     

Synthesis and electromagnetic wave absorption properties of multi-walled carbon nanotubes decorated by BaTiO3 nanoparticles

A hybrid composite material, consisting of BaTiO3 and multi-walled carbon nanotubes, was synthesized by an efficient solvent-thermal route. Transmission electron microscopy images clearly indicate that the surfaces of the multi-walled carbon nanotubes were uniformly decorated by well-crystallized BaTiO3 particles, with diameters of 15-30 nm. Electromagnetic wave absorption properties analysis, determined by the electromagnetic parameters measured by a vector network analyzer, shows that the reflection loss in the BaTiO3/multi-walled carbon nanotube composite was higher than that occurring in pure multi-walled carbon nanotubes or BaTiO3 and that was resulted from a better matched characteristic impedance and an enhanced complex permeability in the high frequency, which was improved by the decrease of eddy currents owing to the finite increase in resistivity. The maximum reflection loss of -37.5 dB in the BaTiO3/multi-walled carbon nanotube composite was obtained at a frequency of 10.4 GHz and the absorption range under -10 dB was from 9.6-13.1 GHz range as the absorber thickness was 2 mm.