论文部分内容阅读
随着电子通信频率的快速增加(如移动由2G的0.91.8GHz增加到5G的几十GHz)以及相关的电磁干扰、微波探测问题的出现,微波吸收材料在电子、环境、医疗、国防安全等方面扮演着重要的作用。超宽频带吸收和低密度的吸波材料已成为该研究领域的重要课题。而对于单一材料的吸波性能来说,由于它们自身的不足,其在电磁材料领域的应用受到了很大的限制。微/纳米碳材料具有独特的物理性能,是一种质轻、损耗强的微波吸收材料。由于生物质本身具有空心、廉价、丰富、可再生等特点,是一种宝贵的合成碳材料的原料。最近,有关碳材料及其复合材料的合成与表征有许多报道。本文以前期的研究为基础,探索制备出一种操作简单,成本廉价,天然可再生的碳材料和Fe3O4/C复合材料,并对其吸波性能进行了研究。首先通过高温碳化法制备不同空腔大小的微/纳米碳材料,然后经过设计、掺杂、改性,调节材料的电磁参数,改变材料的电磁损耗性能。最后,通过电损耗生物质碳材料和磁损耗材料进行复合,以期制备出改善吸波性能的复合材料。本文研究内容如下:(1)以高温方式碳化生物质纤维材料(杨絮和梧桐飘絮),从而获得生物质碳材料。所制备的碳材料具有中空结构、导热性好、导电性强,重量轻的特点。对生物质碳材料(杨絮和梧桐飘絮)的吸波性能进行研究。与石蜡混合,碳材料(杨絮)质量占比27%,厚度为3.0mm时,吸波频率在13GHz处,最小反射损耗值达-45dB,低于-10dB的频带宽度达到8.5GHz;碳材料(梧桐飘絮)质量占比35%,厚度为4.5mm,频率为7.8GHz时,最小反射损耗值达到-35dB。生物质碳材料(杨絮和梧桐飘絮)均表现出良好的吸波性能。(2)以高温碳化生物质纤维材料(杨絮)与硫混合物,从而获得硫掺杂碳材料。研究硫掺杂后碳材料的吸波性能,随着样品厚度的增大,吸波峰向低移动,且质量分数占比35%,厚度在2.5-5.0mm之间,其反射损耗峰值均在-10dB以上,表现出良好的吸波性能。(3)采用高温碳化和溶剂热法制备Fe3O4/C复合材料,并研究了其吸波性能。Fe3O4/C复合吸波材料厚度为1.5 mm,吸波频率在17.4 GHz出,最小反射损耗值达-24.1dB,有效吸收带宽(<-10 d B)高达2.4GHz。结果显示,Fe3O4/C复合吸波材料在Ku波段具有较高的微波吸收能力。总之,本文对生物质碳材料、硫掺杂碳材料以及Fe3O4/C复合材料的制备与吸波性能进行研究。所制备的材料具备操作过程简单,成本廉价,可再生的特点,是理想的微波吸收材料。对于碳材料及其复合材料的制备与吸波性能的研究具有重大的参考价值和现实意义。