SiC基核壳复合材料的制备及吸波性能研究

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吸波材料因具备电磁屏蔽功能在航天领域扮演着重要的角色,在高温环境中常规吸波材料容易失效,因此对耐高温吸波材料的需求愈加强烈,而SiC基吸波材料能在高温条件下表现出良好的介电弛豫性能。本文以介电损耗耐高温的SiC材料作为基材,设计出具有强吸收性能的SiC基复合吸波材料,在高温吸波领域具有重要的研究意义。本文针对SiC基吸波材料开展如下三个方面的研究:(1)制备耐高温吸波纳米粒子;(2)吸波材料吸波机理的研究;(3)吸波性能宽频化、强吸收。具体研究结果如下:(1)利用氧化还原沉积法,以50 nmβ-SiC为基材,在不同的pH条件下沉积NiO,研究结果发现在pH为9-10弱碱性条件下可以成功地在SiC表面沉积NiO,通过XRD分析可以证实NiO的存在,而且其吸波性能也强于原始碳化硅和弱酸性反应条件下的样品。样品厚度为5 mm时,吸波性能可以达到-11 dB,有效吸收波段(RL≤–10 dB)为7.08.4 GHz,符合吸波屏蔽要求。(2)利用Stober法调节TEOS的含量可以改变SiO2包裹β-SiC的厚度,研究发现TEOS的用量为0.8 mL时,SiO2的添加可以有效地调节SiC的介电常数,进而提高SiC的吸波性能,在14.24 GHz吸波性能可达到-10.53 dB,强于原始碳化硅的吸波性能;调节镍盐用量制备出不同性能的SiC@SiO2-NiO吸波复合材料,镍盐用量为15 mL 0.25 mol/L NiCl2和5 mL 0.09 mol/L NiSO4时,吸波材料SiC@SiO2-NiO在厚度4.87 mm、8.96 GHz最强吸波值可以达到-14.09 dB,有效吸收波段(RL≤–10 dB)为6.013.4 GHz,符合吸波屏蔽要求。(3)利用水热法和分别在空气和H2/Ar处理后成功制备SiC@SiO2-NiO2/rGO和SiC@SiO2-Ni/rGO吸波复合材料,对于SiC@SiO2-NiO2/rGO的吸波复合材料,镍盐的用量可以有效的调节介电常数和磁导率,镍盐的用量为1.5 mmol时,吸波性能最强,厚度为5 mm,在4.00 GHz最强吸波值达到-29.80 dB;对于SiC@SiO2-Ni/rGO的吸波复合材料,当镍盐的用量为2 mmol时,厚度为1.35 mm,在14.5 GHz最强吸波值达到–17.5 dB;由于SiC@SiO2-NiO2/rGO吸波复合材料的介电弛豫性能和磁导率损耗都优于SiC@SiO2-Ni/rGO,因此SiC@SiO2-NiO2/rGO吸波复合材料吸波性能明显优于SiC@SiO2-Ni/rGO的。
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