【摘 要】
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随着电子技术的广泛应用,电磁污染日益严重,已成为继大气、水、固体废弃物以及噪声污染之后的第五大污染。因此,建立完善的防控电磁污染举措尤为重要。由于吸波材料能将电磁波转化为热能避免二次污染,受到越广泛的关注。磁性碳基复合材料不仅兼具介电、磁损耗,并且具有可调的阻抗匹配,成为近年来吸波材料研究的热点,新型吸波材料的研发迫在眉睫。本文围绕构建轻质宽频的磁性碳基吸波剂主题,通过对复合材料进行组分、结构的设
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随着电子技术的广泛应用,电磁污染日益严重,已成为继大气、水、固体废弃物以及噪声污染之后的第五大污染。因此,建立完善的防控电磁污染举措尤为重要。由于吸波材料能将电磁波转化为热能避免二次污染,受到越广泛的关注。磁性碳基复合材料不仅兼具介电、磁损耗,并且具有可调的阻抗匹配,成为近年来吸波材料研究的热点,新型吸波材料的研发迫在眉睫。本文围绕构建轻质宽频的磁性碳基吸波剂主题,通过对复合材料进行组分、结构的设计及相关工艺的调控,获得了具有特定微结构的吸收剂,并开展相关电磁特性的研究。主要的研究内容如下:首先,以ZnO、Fe3O4、聚丙烯腈（PAN）为原料,通过静电纺丝及热处理的方法,制备得到含多孔结构的ZnFe/Fe3C@C复合纤维（FZC）。研究并讨论不同烧结温度下复合吸收剂的微观形貌、物相以及电磁性能变化对于吸波性能的影响,并从阻抗及衰减角度进行分析。实验表明:（1）碳热温度不仅对磁、介电损耗和多孔的形成有重要影响,还是调控材料石墨化的关键因素。（2）介电损耗是FZC吸收剂的主要消耗机制,且复合纤维的多异质界面和氮原子的自掺杂增强了吸收剂的极化弛豫。其次,相较于多孔,空腔是一种实现轻量化更有效的手段。为在碳纤维中构建空腔结构,以MIL-88（Fe）/PAN复合纤维为前驱体,通过高温碳化制备了空心串珠状的复合吸收剂（FCF）。该吸收剂不仅很好地保留了纤维以及MIL-88（Fe）串珠状空腔的结构,并且Fe3C颗粒填充在空腔中。实验表明:（1）空腔结构有利于实现吸收剂轻量化,优化阻抗匹配。（2）Fe3C颗粒均匀分布在复合材料构成多个非均质界面,增强界面极化弛豫。（3）阻抗匹配与反射损耗之间高度关联,合适的碳化温度使样品有匹配的阻抗和强损耗。最终,获得两个具有优异性能的轻质碳基吸收剂。其中样品FZC在热处理温度为800℃具有优异的吸波性能,在厚度为1.34 mm时有效吸收带宽（RL＜-10 d B）为4.16GHz,最小反射损耗为-33.57 d B（13.92
[email protected] mm）;而700℃的FCF的最小反射损耗为-24.71 d B（8.48
[email protected] mm）,在2.16 mm时的有效吸收带宽为5.28 GHz。
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