本論文研究了多壁碳納米管以及石墨烯、石墨納米片和石墨烯/四氧化三鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備及其電磁特性。探索了溫度對多壁碳納米管和石墨烯介電性能與電磁波衰減能力的影響。通過石墨烯和石墨納米片電磁特性的對比研究,揭示了層數(shù)對二維石墨片層結(jié)構(gòu)的介電性能和電磁屏蔽能力的影響。討論了異質(zhì)結(jié)構(gòu)多重?fù)p耗對阻抗匹配的提升,討論了復(fù)合材料微波吸收性能的溫度穩(wěn)定性。(1)多壁碳納米管高溫介電性能,電磁波屏蔽及微波吸收性能本研究中,在8.2-12.4 GHz的頻率范圍內(nèi),考察了多壁碳納米管/二氧化硅復(fù)合材料在30-550℃溫度范圍內(nèi)的介電性能。研究發(fā)現(xiàn),由于多壁碳納米管微電流網(wǎng)絡(luò)電導(dǎo)率的正溫度效應(yīng),虛部隨溫度增加而增強。通過考察碳納米管的添加含量對介電常數(shù)的影響也發(fā)現(xiàn),隨著碳納米管含量的增加,其介電常數(shù)的實部與虛部都有增加,這也是與導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成有關(guān)。計算散射參數(shù),獲得了對應(yīng)頻率和溫度下的反射系數(shù),吸收系數(shù)和電磁波屏蔽。結(jié)果表明,溫度對反射系數(shù),吸收系數(shù)以及電磁波屏蔽效率都有增強。計算單層吸收涂層的微波吸收性能,發(fā)現(xiàn)反射損耗隨著溫度的增加而減弱,并且也隨著厚度和頻率的變化而變化,這些都可以歸因于阻抗匹配效果的改變。(2)石墨烯和石墨納米片介電性能及電磁屏蔽性能本研究中,通過對比石墨烯和石墨納米片的介電性能,發(fā)現(xiàn)石墨烯復(fù)合材料的介電常數(shù)實部和虛部較石墨納米片增強,源于石墨烯具有更大的比表面積和極化能力。計算散射參數(shù)獲得了復(fù)合材料的反射系數(shù),吸收系數(shù)以及電磁波屏蔽效率,結(jié)果表明,石墨烯復(fù)合材料具有更高的電磁波吸收系數(shù),因此可獲得更高的電磁波屏蔽效率。(3)石墨烯復(fù)合材料高溫介電性能及電磁屏蔽性能考察了石墨烯在30-250℃溫度范圍內(nèi)的介電性能。研究發(fā)現(xiàn),化學(xué)方法制備的石墨烯,隨著石墨烯填充量的增加,介電常數(shù)虛部的溫度依賴特性由下降變?yōu)樯仙?這是由于石墨烯復(fù)合材料會產(chǎn)生極化損耗和電導(dǎo)損耗。由于石墨烯電導(dǎo)率隨溫度的增加而增強,因此,增加石墨烯填充濃度,電導(dǎo)損耗逐漸成為介電損耗的主導(dǎo),使的復(fù)合材料具有正溫度依賴特性。計算獲得了復(fù)合材料的電磁屏蔽效率,結(jié)果表明,氫碘酸/醋酸混合還原獲得的石墨烯,其復(fù)合材料具有更強的屏蔽效率,20%填充濃度下,屏蔽效率達(dá)37.5 dB。(4)石墨烯/四氧化三鐵高溫介電性能及微波吸收性能本研究中,制備了石墨烯表面沉積四氧化三鐵納米顆粒的異質(zhì)結(jié)構(gòu),并探索了其復(fù)合材料的高溫介電性能和微波吸收能力。結(jié)果表明,附著的四氧化三鐵納米顆粒增加了復(fù)合材料的磁導(dǎo)率和磁損耗,隨溫度增加而減弱。異質(zhì)結(jié)構(gòu)的介電損耗較石墨烯明顯降低,改善了阻抗匹配能力,增加了復(fù)合材料的微波吸收性能。隨著溫度升高,20%填充濃度以上的石墨烯/四氧化三鐵復(fù)合材料的介電損耗增強,磁損耗減弱,兩者的協(xié)同作用使異質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料微波吸收性能表現(xiàn)出較高的溫度穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ127.11;TB383.1
【部分圖文】：

圖 1 碳的軌道雜化模型及同素異形體結(jié)構(gòu)NT）可以被認(rèn)為是石墨卷曲成的圓柱狀一維納米材料，存在單壁碳納米管（SWCNTs）和多壁碳納米管（管，根據(jù)石墨片卷曲方向的手性分類，存在金屬型及

圖 2 碳納米管及其微觀結(jié)構(gòu)[1]碳納米管已經(jīng)在薄膜器件中表現(xiàn)出非�？捎^應(yīng)用潛力，例如，單壁碳納米管基復(fù)合材料，當(dāng)填充密度接近其滲流閾值附近時表現(xiàn)出半導(dǎo)體行為。厚0 納米范圍內(nèi)的碳納米管薄膜具有高光學(xué)透明性和導(dǎo)電性，能夠替代銦錫氧

圖 3 碳納米管的研究進(jìn)展[11-38]石墨（Graphite），可以定義為碳原子 SP2雜化所形成的無窮大三維堆疊層狀晶體維晶體層之間通過范德華力相互作用。石墨烯，其碳原子是通過西格瑪鍵和構(gòu)成面六角結(jié)構(gòu)無限延伸組成的。碳原子中未成鍵的自由電子，會在垂直于六角平面
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本文編號：2888948