【摘 要】
:
高速发展的电信技术和数字系统在更方便传递信息的同时,也产生了大量的电磁污染。这不仅扰乱了电子设备的正常运作,也威胁着人类的健康。因此,抑制或减轻不良电磁辐射的研究已成为材料科学中一个重要领域,迫切需要探索性能高效、应用广泛的微波吸收及电磁干扰屏蔽材料。轻质电磁功能材料无论是民用还是军事,在对于控制电磁污染都具有重要意义。木质基复合材料以其成本低廉、重量轻、环境友好、高比表面积和多孔结构等特性引起广
论文部分内容阅读
高速发展的电信技术和数字系统在更方便传递信息的同时,也产生了大量的电磁污染。这不仅扰乱了电子设备的正常运作,也威胁着人类的健康。因此,抑制或减轻不良电磁辐射的研究已成为材料科学中一个重要领域,迫切需要探索性能高效、应用广泛的微波吸收及电磁干扰屏蔽材料。轻质电磁功能材料无论是民用还是军事,在对于控制电磁污染都具有重要意义。木质基复合材料以其成本低廉、重量轻、环境友好、高比表面积和多孔结构等特性引起广泛探索。然而,木材自身不完善的界面相容性和导电性是导致其电磁吸收及屏蔽性能差的主要因素。为了克服以上缺点,我们从结构设计入手,优化不同组分之间的匹配,开发多功能的木质基电磁复合材料。本论文主要分为以下三个部分:(1)碳化木框架复合导电磁性网络的制备及其电磁干扰屏蔽性能研究通过化学气相催化法在碳化木材(CW)内部制备由氮掺杂的碳纳米管(NCNTs)和镍纳米颗粒组成的导电磁性网络。微米级骨架通道、纳米级网络间隙和原子级元素掺杂的多尺度协同耦合效应,实现了吸收-反射两种电磁损耗的匹配。优化后的Ni@NCNT/CW复合材料在整个X波段表现出73.7 d B的平均电磁干扰屏蔽效能(EMI SE)和超低密度(0.541 g/cm~3),以及良好的疏水性(118.6°)和耐火性。同时,在电磁衰减性能模拟中,随着结构尺度的变化,吸收-反射比由吸收主导转变为反射主导,这与实验测试趋势高度一致。这项工作提出了一个新的见解,即多尺度协同耦合是协调和优化屏蔽组合机制的有效策略。(2)透明木材复合Ag NW@MXene薄膜的制备及其电磁干扰屏蔽性能研究通过对木质素结构进行紫外辅助化学法改性和聚合物真空渗透孔隙来制造透明木材(TW)。随后,通过喷涂技术将二维Ti3C2Tx(MXene)纳米片和一维银纳米线(Ag NWs)逐层沉积在TW表面上,得到的夹层结构Ag NW@MXene/TW复合材料(AN@MX/TW)。该材料表现出良好的光学、机械和电学性能,包括在可见光范围内的最大透射率为33.4%,纵向拉伸强度为38.1 MPa,电导率2770.1 S/cm,平均EMI SE超过43.9 d B。有趣的是,正反喷涂还可以实现电磁干扰屏蔽机制的转变,吸收比例大幅增加,屏蔽性能得到进一步提升。这项工作为TW满足更多应用场景开辟了一条新途径。(3)废弃木屑复合磁性Co颗粒的制备及其微波吸收性能研究通过两步法成功制备了煅烧温度和Co含量可调的Co@PC(CPC)复合材料。通过控制煅烧温度和复合材料中的Co含量,实现微波吸收性能的最优化。首先,控制Co含量不变的前提下调控煅烧温度,得到700℃是合适的煅烧温度(CPC-700),拥有较好的阻抗匹配以及衰减常数。然后,控制煅烧温度为700℃不变的前提下调控Co含量,发现4 mmol/50 ml时(C4PC)获得最佳的微波吸收性能。在匹配厚度为2.5 mm且频率在10.4 GHz处的最小反射损耗(RLmin)为-54.4 d B。同时,匹配厚度在1.4-4.8 mm范围内拥有13.6 GHz这一超大吸收带宽(4.4-18 GHz)。这项工作证明了复合材料的组成与其微波吸收性能具有很强的相关性,为研究吸波材料的吸收机制提供了可行性参考。
其他文献
与光电探测技术所关联的材料及器件方面的研究长久以来都处于科研领域的前沿,如今微型化、高性能的自驱动光电探测器在现代信息化社会更是受到前所未有的关注。鉴于二维WSe2为代表的TMDCs拥有的超薄特性且带隙可调等优点及层间通过范德华力互连的特殊物理结构,因此可直接堆叠范德华异质结以实现原子级的功能集成,由此获得的光电器件在下一代电子及光电子器件等领域必将展现出巨大的发展潜力。本文主要以WSe2和Sn
目前,铁氧体永磁和稀土永磁被广泛用于生产生活。稀土永磁材料具有优良的综合磁学特性,在电动汽车、风力发电等方面具有举足轻重的地位。但是,储蓄数量少,原料价格昂贵,开发成本高等因素限制了其发展。铁氧体永磁整体磁性能远不达稀土永磁,难以满足当前工业对高性能、小型化、轻量化的需求。Mn-Al、Mn-Bi、Mn-Ga是一种总体磁学性能介于Re-永磁和铁氧体永磁之间的无稀土永磁体。此材料因其原材料价格低廉,开
光催化分解木质纤维素制氢气技术,利用太阳能为驱动力将木质纤维素生物质转换为氢气,不仅提供了一种有效的氢气制备途径,还为可持续储存和利用太阳能提供了新的思路。当前,开发高效的光催化剂是太阳能光催化分解木质纤维素制氢的关键难题,也是当前太阳能光催化分解木质纤维素制氢的一个巨大挑战。本论文围绕开发高效的光催化木质纤维素制氢体系,设计、制备了2D-2D构型的异质结光催化剂,通过在异质结光催化剂界面构建二维
室内植物照明技术一直是热门的研究话题。近年来,荧光转换发光二极管由于其发光波长及发光强度的可调控,被认为是传统发光二极管的有效替代方案。由于缺乏高效的荧光粉,因此用于植物照明的深红和远红pc-LED的技术还不成熟。而锰离子掺杂钨酸盐荧光材料具有与植物色素吸收光谱匹配的可调谐发光、制备成本低廉以及化学稳定性好的优势,成为了本论文的首选研究目标。本论文选择Ba2Mg WO6和Ba2Ca WO6作为Mn
红外高发射率涂层在遥感温度测量、气候观测、痕量气体探测等领域有重要的应用价值。为了保障在轨测量的精度与稳定性,星上黑体需要对热红外波段卫星遥感器持续定标,因此提高黑体辐射源的性能对于卫星遥感器的辐射定标具有重要意义。针对星上黑体而言,红外全谱段高发射率涂层是提高黑体辐射源性能的重要因素,然而目前应用于航空航天领域的涂层材料发射率均在0.96及以下,难以满足高精度的测量要求。垂直阵列的碳纳米管(CN
随着科技的飞速发展,基于物质光学响应的温度探测技术备受人们的关注。为了达到测量结果的准确以及有效抑制绝对和相对测量误差的目的,探索具有高温度敏感性的发光材料是开发高性能光学测温的关键所在。近年来,适合锰离子与稀土离子掺杂的双钙钛矿型氧化物引起了广泛关注,其可实现高效、稳定的发光,在温度传感领域具有潜在的应用前景。因此,论文详细研究了其晶体结构、发光特性以及在温度传感中的应用,探索了荧光寿命测温模式
近年来,随着纳米技术的快速发展,众多的新型纳米材料表现出了优异的物理和化学性能,被应用在生物、化工、医疗等多个领域。石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots,GQDs)作为纳米材料中的重要一员,凭借着其良好的生物相容性和荧光效应被广泛运用在生物医学领域。虽然一些研究表明GQDs在生物体内可以很快排出,不会对机体造成损害,但是也有一些实验研究表明GQDs会诱导细胞凋亡,具有一定的细胞
钠离子电池和锂离子电池具有相似的工作原理,且钠元素占地壳元素总量丰富,价格低廉,安全性较锂电高,这些优点受到科研者的关注。在电解液方面,现在主流的电池电解液均为有机电解液。相比之下,水性电解液在安全、导电和组装过程上更优于有机电解液,使得水性钠离子电池逐渐成为研究热门。由于水性电解液的限制条件多,导致能与之匹配的电极材料少,尤其是正极材料,制约着水性钠离子电池的开发应用。不同种类的正极材料中,普鲁
木薯渣是一种在农业生产过程中被大量遗弃的农业废物,而其含有大量的纤维素没有得到有效的应用。利用木薯纤维材料的高稳定性与强吸附性,负载不同纳米材料,可应用于环境对重金属离子的去除,以及对食品行业与医药行业中具有电化学活性的物质进行检测。(1)利用原位负载法制备木薯纤维-纳米铁复合材料(CF-Fe NPs),用扫描电镜表征复合材料的形貌。将此复合材料用于降解水体中的六价铬,并探讨不同因素对降解效果的影
二维过渡金属硫属化合物(2D-TMDs)是一类新型的二维层状材料,它们因拥有较高的载流子迁移率、可调控的激子效应以及石墨烯所不具备的可随层数变化的带隙而受到人们的广泛关注。根据不同的堆垛方式,二维TMDs可以形成水平异质结和垂直异质结。若上下两层TMDs类材料按照特定角度进行堆垛,还可以形成双层扭角(t2L)TMDs,从而形成莫尔超晶格结构。二维TMDs堆垛结构可作为新型二维光电器件中的重要构成单