CNT/生物衍生碳基纳米复合材料微波吸收性能研究

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当电磁波入射到吸波材料的表面时,电磁波会在吸波材料的传输过程中衰减同时被吸收。吸波材料吸收电磁波后将电磁能转化其他形式的能量而耗散掉,从而可以减小物体对雷达波的散射截面积,因此可以达到隐身的目的。对于吸波材料,人们追求可以实现多波段、宽频带、强吸收、质量轻、厚度薄等特点,而复合材料是目前隐身材料和电磁波防护材料的研究热点之一,为了能使吸波材料实现以上目标,本文将二硫化钼与碳纳米管,生物衍生碳碳质光子晶体与磁性纳米颗粒复合,通过材料间的复合来达到材料之间性能互补的目的,以实现性能提高。根据材料吸波机理,吸波材料一般可分为介电损耗和磁损耗两类。碳系材料具有密度低、介电常数大,但吸收频带窄、吸收性能弱的特点,碳纳米管具有较高的比表面积以及大量可以使界面极化的悬挂键,因此将二硫化钼和碳纳米管按质量比为10:2,10:5通过高压反应釜水热反应,合成花状MoS2、MoS2/CNT=10:2和MoS2/CNT=10:5纳米层状结构的二硫化钼碳管复合材料三种样品,对以上样品进行XRD、Raman、SEM、TEM表征,利用矢量网络分析仪对复合材料的微波吸收性能进行测试。测试结果表明在MoS2/CNT=10:2时,MoS2均匀分布在CNT表面,与50wt%石蜡均匀混合后,样品厚度在2.87 mm时,在频率为6.69 GHz处达到最强发射吸收-50.2 dB,样品在厚度为1.5 mm-5 mm之间时,在3.4 GHz-13.9 GHz频段反射吸收能够达到-20 dB,实现了轻量化、强吸收。Fe3O4和Fe是典型的磁损耗型吸收剂,将Fe3O4和Fe与密度低、介电常数大的碳材料复合,降低材料的密度,拓宽吸波频带,提升吸波性能。通过在Ar气气氛下高温活化天然光子晶体异型紫斑蝴蝶翅膀,以制备高比表面积的生物衍生碳材料碳质光子晶体(CPCs),之后通过水热反应合成Fe3O4和Fe3O4与碳质光子晶体复合物(Fe3O4/CPCs),在6%H2/Ar气氛下还原Fe3O4、Fe3O4/CPC得到Fe、Fe/CPC,对Fe3O4/CPC、Fe/CPC、Fe3O4、Fe和碳质光子晶体(CPCs)进行XRD、Raman、SEM、TEM表征,与50wt%石蜡均匀混合后,用矢量网络分析仪对复合材料的微波吸收性能进行测试。结果表明相比Fe3O4、Fe和CPCs,Fe3O4/CPC、Fe/CPC复合物都展示出了优异的微波吸收性能,Fe3O4/CPC在1.09 mm时的最小反射吸收为-49.7 dB,Fe/CPC在1.18 mm时的最小反射吸收为-31.2 dB,在1.2 mm时Fe3O4/CPC、Fe/CPC的有效吸收带宽(RL<-10dB)分别为3.8GHz和3.5GHz。
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