碳/氧化铝/二氧化硅涂层的介电和吸波性能研究

研究了炭黑或碳纤维填充氧化铝/二氧化硅吸波涂层在X波段范围的介电和吸波性能. 结果表明: 吸波涂层的复介电常数随着炭黑或碳纤维含量的增加而增大. 当吸收剂含量相同时, 填充碳纤维的吸波涂层比填充炭黑的吸波涂层具有更大的复介电常数. 当吸收剂含量大于5wt%时, 吸波涂层的介电常数在低频急剧增加, 且随频率增大而减少, 出现频散效应. 反射率测试结果表明: 吸波涂层的最大吸收峰随涂层厚度的增大向低频移动, 当涂层中炭黑含量为2wt%、厚度为1.8 mm时, 吸波涂层在9.2~12.4 GHz范围内反射率小于-10 dB, 具有较好的吸波效果.     

多壁碳纳米管电磁参数的研究和吸波性能模拟

系统地研究了不同管径类型的多壁碳纳米管在2～18GHz的电磁参数性能,结果表明多壁碳纳米管没有磁性,而且磁损耗也很小;部分碳管的介电常数实部和虚部随管径的增大而增大,而随频率的增加而减小,20～40nm和40～60nm的CNTs在一定频段范围内介电常数的虚部大于实部,使得其损耗角正切大于1,有利于吸波性能的提高.同时对其吸波性能进行了计算机模拟和分析,结果表明,在2～18GHz范围内,当吸波层厚度设为1mm时,20～40nm的碳管复合物在10dB以上频宽可以达到7GHz,最大损耗峰出现在12.4GHz上,对应值为16.52dB,为实现吸波涂层的"宽、薄、轻"具有一定的理论指导意义.     

羰基铁/环氧有机硅树脂涂层的吸波性能和力学性能研究

采用羰基铁为吸收荆、环氧改性有机硅树脂为基体,制备了羰基铁/树脂基涂层,研究了羰基铁用量对吸波涂层的电磁和力学性能的影响.结果表明,羰基铁经过润湿分散剂处理后,粉体与树脂间的相容性得到改善,从而提高了界面结合力,因此吸波涂层整体的力学性能得到了提高.当羰基铁含量为70%(质量分数,下同)时,复合材料的附着力为22.16MPa,冲击强度大于或等于50kg·cm.采用同轴法测试了涂层材料在2～18GHz频段内的电磁参数,并对羰基铁/环氧有机硅树脂基涂层的反射系数进行了测试,结果表明,吸波涂层的最大吸收峰随吸收剂含量的增加向低频移动.涂层厚度为2mm时,羰基铁含量为65%,涂层的最大反射率在5.12GHz时达到-32.25dB;羰基铁含量为75%,在频率为3.53GHz时材料的反射率达到最大值-36.02dB.     

双层结构型吸波复合材料的制备与吸波性能研究

依据传输线理论和阻抗匹配原则,设计并制备了一种以磁性金属微粉为面层、多壁碳纳米管为底层、玻璃纤维布为环氧树脂基体增强体的低频段双层结构型吸波复合材料。采用透射电镜和扫描电镜对多壁碳纳米管和磁性金属微粉的微观形貌进行了表征,采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了材料在2～18GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,采用弓形法测试了复合材料在2～8GHz扫频范围内的反射率特性。研究表明,该双层结构型吸波复合材料在低频S波段具有良好的吸波效果,当其匹配厚度为dm=4.0mm时,最大吸收峰在3.08GHz时达到-17dB,反射率小于-10dB的频宽为1.82GHz。     

多壁碳纳米管复合材料在8 mm波段的吸波性能

将相同厚度不同碳纳米管含量, 以及不同厚度相同碳纳米管含量的多壁碳纳米管加入玻璃纤维增强复合材料中, 并研究了其在26. 5～40. 0 GHz 频段的吸波性能。结果发现, 多壁碳纳米管具有吸波性能, 而且吸波性能随着多壁碳纳米管含量的增加而提高。多壁碳纳米管/ 玻璃纤维/ 环氧树脂复合材料层板在26. 5～40. 0 GHz频段表现出较好的吸收效果, 其吸波性在于碳纳米管本身具有吸波性能, 此外还与吸波材料的谐振吸波原理有关。通过对该复合材料的电磁参数的测定并计算, 证明实验结果与吸波原理相符合。      

添加导电纤维对羰基铁粉吸波性能的影响

本文研究了在羰基铁粉(CIP)吸波涂层中添加导电纤维对涂层的电磁参数和反射率的影响规律.发现导电纤维的添加使磁性金属微粉CIP吸波涂层的介电常数增大,使得吸波涂层的吸收峰向低频移动,有利于改善低频段的吸收效果;利用分块设计的方法可以拓宽吸波材料在全波段(2～18GHz)范围内的吸收频带;同时导电纤维的加入还降低了吸波涂层的面密度.     

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。     

碳纳米管/镍铁氧体涂层的吸波性能及吸波机理

采用柠檬酸络合物形成的溶胶凝胶制备了镍铁氧体,并将所得镍铁氧体与碳纳米管混合均匀,得到不同碳纳米管质量分数的复合材料。采用微波矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数,根据电磁参数研究了1mm厚涂层在2~18GHz频段的微波反射率。结果表明:复合材料的吸波性能明显优于单纯的镍铁氧体材料,而且复合材料中碳纳米管含量对吸波性能有明显的影响。对于厚度为1mm的薄涂层,当碳纳米管的质量分数为20%时,涂层具有最优的吸波性能,最大吸收峰值达-14.02dB,小于-10dB的有效带宽达3GHz;然后通过电损耗功率密度分析了复合材料的微波吸收机理,并给出了厚度为1mm的薄涂层,当其中的碳纳米管含量为20%时,吸波效果最佳的理论解释。     

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。     

螺旋型非晶态碳纳米管/双马来酰亚胺树脂(HACNT/BMI)复合材料的制备及吸波机理

新型电磁波吸收材料是国防科技中的研究热点和重点,碳材料作为一种轻质吸波材料受到研究者们的广泛重视.本研究利用浮动催化化学气相沉积法制备螺旋非晶碳纳米管,以螺旋非晶碳纳米管作为吸波剂,双马来酰亚胺树脂作为基体制备了螺旋非晶碳纳米管/双马来酰亚胺树脂吸波复合材料.采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪等设备对样品进行微观形貌和结构表征,通过矢量网络分析仪测试其电磁参数.实验结果表明,吸波剂含量的增加增强了螺旋非晶碳纳米管/双马来酰亚胺树脂复合材料的吸波性能,其最大吸收峰值可达-18.35 dB,最大吸波频宽(<-10 dB)为2.56 GHz(9.52～12.08 GHz),反射损耗超过97％,且吸收峰向低频方向移动.螺旋非晶碳纳米管因其特殊的螺旋型结构极大地增加了电磁波反射概率和散射波程,增大了入射电磁波能量损耗.     

纳米碳管/环氧树脂复合材料的制备及力学性能

报道了利用催化裂解法制备的纳米碳管合成环氧树脂复合材料的技术及工艺条件。利用透射电子显微镜(TEM)对制备的复合材料进行观察表征;通过拉伸及压缩实验对纳米碳管/环氧树脂复合材料的力学性能进行了测试。实验结果表明:纳米碳管的加入可以明显地改变环氧树脂基体材料的力学性能。      

镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管的磁性能及其复合材料的微波吸收性能

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应在1100~1200℃制备了直线形碳纳米管,外径为20~50 nm,内径10~30 nm,长度50~1000 μm。用化学镀工艺在碳纳米管表面均匀包覆了Ni-P和Ni-N合金,研究了它们的磁性能及其环氧树脂基复合材料在2~18 GHz的微波吸收性能。与纯碳纳米管相比,镀Ni-P合金碳纳米管复合材料的吸收峰向高频移动,镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管经热处理后,复合材料的吸收峰向低频移动。镀Ni-P合金碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金经热处理碳纳米管的矫顽力分别为304.34 Oe、 81.65 Oe、 183.85 Oe。随着矫顽力的增加,在2~18 GHz,复合材料的微波吸收峰向高频移动。在复合材料中,碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金的碳纳米管作为偶极子吸收微波。      

The reinforcement role of different amino-functionalized multi-walled carbon nanotubes in epoxy nanocomposites

Functionalization with different amino groups of multi-walled carbon nanotubes was achieved and nanotube-reinforced epoxy nanocomposites were prepared by mixing amino-functionalized multi-walled carbon nanotubes with epoxy resin. Differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis and bending tests were used to investigate the thermal and mechanical properties of the nanocomposites. The results showed that different kinds of amino-functionalized multi-walled carbon nanotubes would have different effects on the thermal and mechanical properties of the nanocomposites. The reinforcement mechanism of amino-functionalized multi-walled carbon nanotubes in epoxy resin was discussed.     

Dielectric properties of carbon black and carbonyl iron filled epoxy–silicone resin coating

The dielectric properties of epoxy–silicone resin coatings containing carbon black (CB) and carbonyl iron (CI) particles as a function of frequency (2–18 GHz) and the CB volume content (0.2–1%) have been investigated. The complex permittivity of the coatings increased with increasing CB content, which mainly attributed to the interfacial polarization at the CB/resin/CI particles interfaces. The complex permittivity also decreased rapidly with increasing frequency in the low frequency range while decreased slowly in the high frequency range. The changes of dielectric properties with frequency and the CB volume content were discussed using the power-law decay and the concept of interfacial polarization.     

Carbon nanotubes/cyanate ester composites with low percolation threshold,high dielectric constant and outstanding thermal property

A novel kind of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)/cyanate ester (CE) composites with low percolation threshold, high dielectric constant and excellent thermal property was developed. In order to investigate the effect of the surface nature of MWCNTs on the morphology and properties of the composites, MWCNTs and surface treated carbon nanotubes (MWCNTs–OH) were used to prepare two sorts of composites, coded as M/CE and M–OH/CE, respectively. Results show that increasing the content of MWCNTs or MWCNTs–OH, the dielectric constant of both kinds of composites initially increases until reaches the maximum value, and then decreases. In addition, when the percolation occurs, dielectric constant and loss of both kinds of composites decrease quickly with the increase of the tested frequency. The addition of MWCNTs into CE decreases the glass transition temperature and thermal stability, while the incorporation of MWCNTs–OH significantly improves the thermal stability of CE resin.     

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.     

酸化处理多壁碳纳米管/氰酸酯树脂复合材料性能

采用酸化处理的多壁碳纳米管（MWCNTs）增强双酚A型氰酸酯-酚醛型氰酸酯（BCE-NCE）树脂。通过SEM、TEM对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料微观结构进行表征,利用DSC、DMA和TG/DTA对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料热性能进行研究,采用电子拉力机对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料力学性能进行测试,采用谐振腔法对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料介电性能进行测试。结果表明,混酸处理过的MWCNTs在BCE-NCE树脂基体中的分散效果较好。MWCNTs对BCE-NCE树脂热力学性能影响不大,当MWCNTs添加量为0.8wt%时,BCE-NCE树脂玻璃化转变温度（T_g）从298℃下降到285℃,但仍维持较高水平。当MWCNTs添加量为0.6wt%时,MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料冲击强度为11.40 kJ/m²,提高了40.7%。MWCNTs的加入增加了BCE-NCE树脂介电常数和介电损耗,当MWCNTs添加量为0.8wt%、频率为1 GHz时,MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料介电常数为5.1,介电损耗为0.032。因此,MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料未来可在耐高温复合材料和电子等行业应用。     

新型硅橡胶基压阻敏感复合材料制备及其性能研究

以多壁碳纳米管(MWNT)和纳米二氧化硅作为助填料,采用三辊研磨机制备了(MWNT-SiO2)/RTV复合材料,研究其压阻和介电性能.结果表明,纳米SiO2经KH570改性,其在基体中分散性及界面结合提高;(MWNT-SiO2)/RTV复合材料压力敏感性增强,当外界压力为150N时,含5％二氧化硅的复合材料相对电阻是M...     

多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电常数复合材料的制备与性能

为制备具有高介电常数的复合材料,采用注射成型法制备了原始多壁碳纳米管(P-MWCNTs)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料和石墨化多壁碳纳米管(G-MWCNTs)/PVDF复合材料。然后,对P-MWCNTs和G-MWCNTs进行了Raman光谱表征,对MWCNTs/PVDF复合材料进行了断面形貌、力学性能和电学性能测试。结果表明:G-MWCNTs比P-MWCNTs具有更高的纯度和结晶度,两种不同的MWCNTs都能均匀分散在PVDF基体中,添加MWCNTs会显著影响PVDF的力学行为。MWCNTs/PVDF复合材料的介电性能随MWCNTs含量的增加而提高,与P-MWCNTs相比,G-MWCNTs有效降低了复合材料的渗流阈值。当频率为100 Hz时,纯PVDF的介电常数为7.0;当P-MWCNTs的含量为5wt%时,复合材料的介电常数为23.8;当G-MWCNTs的含量为5wt%时,复合材料的介电常数高达105.0。注射成型法制备的MWCNTs/PVDF复合材料仍保持相对较低的电导率,进而导致复合材料的能量损耗较低,对电荷存储应用具有重要意义。