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本论文研究了外加磁场条件下Fe<,3>O<,4>/CNT同轴纳米纤维在聚合物中的取向排列行为、以及取向排列对微波吸收性能的影响规律。
首先,以2.00g二茂铁(Fe(C<,5>H<,5>)<,2>)和8.0g二氧化碳(CO<,2>)为原料,在超临界二氧化碳体系中加热(400℃)800分钟,成功制备了Fe<,3>O<,4>/CNT同轴纳米纤维,整个纳米纤维的直径约100nm,其中非晶碳纳米管层厚度约30nm,连续填充在碳纳米管中的Fe<,3>O<,4>纳米线直径约40nm;然后,将按上述工艺合成的纳米纤维充分分散在高分子溶液中,使用物理共混法在0.2 T外加平行磁场的条件下制备了该纳米纤维与不同种类高分子的复合材料,透射电子显微镜(TEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)的观测结果显示其在复合材料中呈现取向有序结构:最后,通过对多种不同条件下制备而得Fe<,3>O<,4>-CNT/聚合物复合材料微波吸收性质的表征,我们发现复合材料的吸波性能不仅与其中磁性纳米纤维的含量有关,也和磁场处理引起的该磁性纳米纤维的取向排列有关:与未经磁场处理的同种材料相比较,磁场处理后具有取向阵列结构的Fe<,3>O<,4>-CNT/聚合物复合材料微波吸收性能得到显著增强。论文并对其可能机理从磁性质和结构因素两方面进行了探讨。
Fe<,3>O<,4>/CNT同轴纳米纤维的独特结构,一方面有助于克服铁氧体吸波材料电磁参数难以匹配的缺陷,改善了铁氧体的微波吸收性质;另一方面使碳纳米管对被包覆的Fe<,3>O<,4>纳米线提供保护作用,提高了其在空气中的稳定性,有助于保持Fe<,3>O<,4>原有的磁性质,从而克服铁氧体高温特性差的缺陷,解决了其在作为微波吸收剂应用时易被氧化的难题。