【摘要】：隨著時代的進(jìn)步,電磁波的輻射和污染日益嚴(yán)重,成為人們密切關(guān)注的問題,人們對微波吸收材料和電磁屏蔽材料的需求急迫。鐵磁類吸波材料由于自身價格低廉,吸收、衰減微波能力強,經(jīng)常被用于雷達(dá)吸波材料領(lǐng)域,但是這類吸波劑也存在不可避免的缺點,比如自身密度大,有效帶寬窄等。為了改變這些缺點,我們采用緩沖溶液法將磁性材料納米化,空心化,制備一種“輕”,“薄”,“寬”,“強”的磁性空心球吸波材料。三維石墨烯納米結(jié)構(gòu)因其質(zhì)輕、多孔、大比表面積和優(yōu)異的導(dǎo)電/導(dǎo)熱性能,在電磁屏蔽、微波吸收等領(lǐng)域引起了人們的廣泛關(guān)注。目前,三維石墨烯內(nèi)部泡孔尺度通常較大(幾十至幾百微米),因此在獲得相應(yīng)導(dǎo)電性能的同時,卻難以同時承受較大載荷。為此,我們采用聚苯乙烯(PS)模板法和室溫干燥法,制備了具有內(nèi)部連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的高密度三維石墨烯,這種三維石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和電磁屏蔽性能。主要研究內(nèi)容如下:(1)通過緩沖溶液包覆法成功制備了(SPS@Fe(OH)3)核殼結(jié)構(gòu)材料:形成均勻的金屬氧化物殼層是制備核殼材料的難題,在本實驗中我們采用緩沖溶液法,使Fe3+生長和成核的動力學(xué)達(dá)到平衡,成功實現(xiàn)了納米級厚度Fe(OH)3殼層在聚苯乙烯微球表面的均勻包覆,并且能夠調(diào)整Fe(OH)3包覆量。這種緩沖溶液法同樣適用于包覆氧化石墨烯(GO)和酚醛樹脂微球。(2)制備空心鐵包覆碳微球(Hollow Fe@C)并探究其吸波性能:制備高效輕便的吸波材料仍是現(xiàn)在的科研難題。本實驗中,我們制備了一種雙層殼碳包覆鐵的空心球吸波材料,將包覆了聚多巴胺(PDA)的SPS@Fe(OH)3微球進(jìn)行退火處理,由于碳層的保護使得到的微球空心結(jié)構(gòu)完善,形貌規(guī)整,且由于無定型碳的還原使Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e,成功制備出磁性空心球,空心的結(jié)構(gòu)有效降低了材料的密度,并且碳層和磁層的具有協(xié)同損耗作用,當(dāng)改變Hollow Fe@C的碳層包覆厚度和磁層包覆量時,發(fā)現(xiàn)當(dāng)PDA包覆時間為3 h,Fe2(S04)3和SPS的初始投料比為0.8:1時,Hollow Fe@C的吸波性能最佳,最低反射損耗(RLmin)能夠達(dá)到-45.7dB,帶寬達(dá)到8.1 GHz,較空心碳球的RLmin和有效帶寬提高了 168%和87%。(3)高導(dǎo)電/電磁屏蔽效能三維石墨烯(RGM)的制備:宏觀三維(3D)石墨烯由于其輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的導(dǎo)電/熱性能受到廣泛關(guān)注。然而,通常報道的3D石墨烯孔徑較大,使其難以構(gòu)建完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。因此,我們報道了一種用PS微球體作為模板通過水熱反應(yīng)和隨后的熱烘干法來構(gòu)建3D石墨烯納米結(jié)構(gòu)。得到的密度為0.146g cm-3的RGM與石蠟復(fù)合之后顯示出高達(dá)343.7 S/m的電導(dǎo)率和在X波段57.1 dB的優(yōu)異電磁屏蔽性能。這種良好的導(dǎo)電和電磁屏蔽性能與內(nèi)部納米球形孔道結(jié)構(gòu)相關(guān),制得的新型電磁屏蔽材料在軍工方面具有良好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34
【圖文】：

北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文屏蔽原理逡逑機理的解釋可采用很多方法，其中包括傳輸線理論法、渦。在這些方法中傳輸線理論法具有計算簡單，精度較高，使用。如下圖所示，當(dāng)電磁波接觸到屏蔽體時，在屏蔽體分進(jìn)入到屏蔽體內(nèi)部向前傳輸，并在屏蔽體的兩面之間中逐漸發(fā)生衰減，剩下一部分透射過屏蔽體。因此電磁屏面反射損耗，屏蔽材料吸收損耗，屏蔽材料內(nèi)部多重反射

射波逡逑多次反射逡逑圖１－１電磁屏蔽機理示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ邋ｍａｔｅｒｉａｌ逡逑為了表示屏蔽體對電磁波的屏蔽能力和抗電磁干擾能力，采用屏蔽效能（ＳＥ）來逡逑定義材料的電磁屏蔽能力。根據(jù)謝坤諾夫公式和傳輸線模型，計算電磁屏蔽效能的公逡逑式如下：逡逑ＳＥ＝ＳＥａ＋ＳＥｒ＋ＳＥｍ邋（ｄＢ）邐式（１＿１）逡逑式１－１中ＳＥＡ代表屏蔽體的吸收損耗，ＳＥＲ代表代表屏蔽體表面的反射損耗，ＳＥＭ逡逑屏蔽體內(nèi)部的多重反射損耗。根據(jù)研宄表明，ＳＥｍ與ＳＥａ有關(guān)，當(dāng)ＳＥＡ＞１５ｄＢ時，ＳＥｍ逡逑可忽略不計。逡逑１．４空心球的制備方法及吸波方向的應(yīng)用逡逑６逡逑

邐ＳＴＳＴ邋ＣＳ邋ＮＰ￥逡逑￥鞭逡逑圖１－２邋（ａ）硬模板法合成Ｔｉ０２三層殼空心球，（ｂ－ｄ）邋Ｔｉ０２單層殼空心球（ｂ），邋Ｔｉ０２雙層殼空心逡逑球（ｃ），邋Ｔｉ０２三層殼空心球（ｄ）的透射電鏡逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋（ａ）邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｈａｒｄ邋ｔｅｍｐｌａｔｉｎｇ邋ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ邋ｏｆ邋Ｔｉ0２邋ｔｒｉｐｌｅ－ｓｈｅｌｌｅｄ邋ｈｏｌｌｏｗ逡逑ｓｐｈｅｒｅｓ，邋（ｂ－ｄ）邋ＴＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ＴｉＯ：邋ｓｉｎｇｌｅ－ｓｈｅｌｌｅｄ邋ｈｏｌｌｏｗ邋ｓｐｈｅｒｅｓ邋（ｂ），邋ｄｏｕｂｌｅ－ｓｈｅｌｌｅｄ邋ｈｏｌｌｏｗ逡逑ｓｐｈｅｒｅｓ邋（ｃ），邋ａｎｄ邋ｔｒｉｐｌｅ－ｓｈｅｌｌｅｄ邋ｈｏｌｌｏｗ邋ｓｐｈｅｒｅｓ邋（ｄ）逡逑１．４．１．２軟模板法逡逑表面活性劑或者嵌段共聚物這樣的兩性分子當(dāng)在溶液中濃度大于臨界膠束濃度，逡逑能夠自組裝成不同結(jié)構(gòu)的膠束或者囊泡，這種膠束和囊泡能夠作為合成中空結(jié)構(gòu)的軟逡逑模板。然而，膠束和囊泡是熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)的，它們對溶液的溫度，ｐＨ值，濃度，有機逡逑／無機添加劑等條件都很敏感，同時可以控制這些條件來改變膠束／囊泡的模板結(jié)構(gòu)，逡逑但這種敏感性也限制了軟模板法在實踐中的廣泛應(yīng)用

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