四硫化三铁纳米片的制备及其电磁波吸收性能研究

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随着世界各国科学技术的不断创新,各种数字化、高频化的电子设备得到飞速发展,这些设备在改善人们生活的同时,也给人们带来了日益严重的电磁干扰和电磁污染等问题。电磁波吸收材料可以减少电磁干扰和电磁污染。此外,电磁波吸收材料也是实现隐身技术的关键。传统电磁波吸收材料受到了密度大、有效吸收带宽较窄的限制。纳米材料的比表面积大、表面原子比例高、悬挂键多,使得其可能同时拥有频带宽、厚度薄、吸收强、质量轻等特性。因此,纳米材料成为了电磁波吸收材料的研究热点。Fe3S4纳米材料因其具有特殊的性能而受到了人们的广泛关注,在锂离子电池、储氢、医学等方面都有大量的研究报道。但是,Fe3S4纳米材料在电磁波吸收方面的研究却鲜有报道。另一方面,金属硫化物作为电磁波吸收材料已取得了一些研究进展。但是,还存在在基体中添加量较大、吸收率及有效吸收带宽都相对较小等问题。因此,本论文拟合成Fe3S4纳米片来提高吸收率及有效吸收带宽,降低在基体中的添加量。主要的研究内容如下:首先通过简易、高效的溶剂热法制备Fe3S4纳米片,并通过X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、比表面积分析仪等仪器分析了 Fe3S4纳米片的结构和形貌表征。通过振动样品磁强计分析Fe3S4纳米片的磁学特性,结果表明Fe3S4纳米片具有铁磁特性。然后将Fe3S4纳米片按30%的质量分数与石蜡混合均匀制备电磁波吸收性能测试样品,采用矢量网络分析仪测其电磁参数,计算其不同厚度时的反射损耗。结果显示,复合物厚度在2.7mm时,频率f= 10.48 GHz处,达到了反射损耗最小值为-43.89dB,且有效吸收带宽(<-10 dB)为4.6 GHz (8.72-13.32 GHz),同时厚度在2-5 mm范围内所有反射损耗的最小值均小于-25 dB。此外,Fe3S4纳米片在基体中的添加量也较小。以上数据表明质量分数为30%的Fe3S4纳米片/石蜡复合物具有优良的电磁波吸收性能。因此,Fe3S4纳米片在电磁波吸收领域具有较好的应用前景。采用MATLAB软件绘制质量分数为30%的Fe3S4纳米片/石蜡复合物的反射损耗三维立体图。最后研究了质量分数为30%的Fe3S4纳米片/石蜡复合物的电磁波吸收机理以及Fe3S4纳米片/石蜡复合物中Fe3S4纳米片的添加量对电磁波吸收性能的影响。
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