利用直流電弧等離子體法在甲烷氣氛中制備碳包覆磁性鎳納米膠囊（Carbon-coated Ni nanocapsules,Ni（C）NCs）,將它作為電磁波吸收劑,按照質(zhì)量比10%、20%、30%和40%與有機石蠟基體復合,在0.1¹8GHz范圍內(nèi)測定其復介電常數(shù)和復磁導率,并對其電磁波響應(yīng)特性及吸收機制進行了研究。研究結(jié)果表明,Ni（C）納米膠囊具有明顯的極化損耗特征,其介電常數(shù)在低頻范圍內(nèi)隨頻率提高而急劇衰減,而磁導率具有寬化的多重共振峰;隨著Ni（C）納米膠囊添加量的增加,其介電常數(shù)逐漸增加,其復磁導率實部和虛部分別在0.1⁸GHz、0.1¹0GHz出現(xiàn)增加,而在8¹8GHz和10¹8GHz范圍內(nèi)出現(xiàn)實部減小和虛部平緩變化的特征。根據(jù)極化、渦流以及反射損耗的理論分析,發(fā)現(xiàn)Ni（C）納米膠囊以介電損耗為主,并對相關(guān)機制進行了探討。 

【文章來源】：材料導報. 2016年12期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖５不同含量Ｎｉ（Ｃ）納米膠囊／石蠟復合材料的Ｃ０值隨頻率的變化曲線

說吸收劑包圍了電磁波的所有通道時，若吸波體能滿足阻抗匹配條件，則將會實現(xiàn)電磁波的有效吸收。根據(jù)傳輸線理論：Ｚｉｎ＝Ｚ０μｒε槡ｒｔａｎｈｊ（２πｆｄｃ）μｒ槡ε［］ｒ（７）ＲＬ＝２０ｌｇＺｉｎ－Ｚ０Ｚｉｎ＋Ｚ０（８）當材料的厚度ｄ與頻率ｆ確定時，輸入阻抗和反射損耗只與材料的復介電常數(shù)和復磁導率有關(guān)。利用已測得的電磁參數(shù)可計算含不同質(zhì)量分數(shù)Ｎｉ（Ｃ）納米膠囊／石蠟復合材料板在不同厚度下的輸入阻抗及反射損耗值。圖７是厚度為４ｍｍ時不同含量Ｎｉ（Ｃ）納米膠囊／石蠟復合材料的反射損耗及輸入阻抗隨頻率變化曲線。在０．１～３ＧＨｚ范圍內(nèi)，所有樣品的輸入阻抗均超過８０００Ω，因此未在阻抗圖中繪出。從計算結(jié)果可以看出，反射損耗隨著納米膠囊添加量的增加而增加。當Ｎｉ（Ｃ）納米膠囊質(zhì)量分數(shù)為４０％時，最小反射損耗可達－１８．８ｄＢ，有效吸收帶寬為３．４ＧＨｚ（ＲＬ≤－１０ｄＢ）。因此，當復合材料輸入阻抗接近空間波阻抗時，可減少電磁波在材料表面的反射，使電磁波更好地進入材料內(nèi)部并被納米膠囊吸收。圖７不同質(zhì)量分數(shù)的Ｎｉ（Ｃ）納米膠囊石蠟復合材料的計算反射損耗與輸入阻抗（ｄ＝４ｍｍ）Ｆｉｇ．７ＴｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｌｏｓｓｅｓａｎｄｉｎｐｕｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｖｅｒｓｕｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｏｒｔｈｅＮｉ（Ｃ）ｎａｎｏｃａｐｓｕｌｅｓ／ｐａｒａｆｆｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮｉ（Ｃ）ｃｏｎｔｅｎｔｓ（ｄ＝４ｍｍ）４結(jié)論通過直流電弧等離子體法在甲

，核殼結(jié)構(gòu)本身不會隨含量變化而發(fā)生改變，因此該交點是由于核殼結(jié)構(gòu)引起的。圖４中還發(fā)現(xiàn)磁導率實部和虛部在１０ＧＨｚ以上頻段基本保持為常數(shù)，可能是由于高頻處出現(xiàn)渦流損耗所導致。對于渦流損耗，根據(jù)Ｍａｘｗｅｌｌ方程可以推導出，當納米膠囊的直徑ｄ小于趨膚深度時，渦流損耗可以表示為：ｆ－１（μ′）－２μ″＝２３πμ０ｄ２σ＝Ｃ０（５）式中：ｆ為電磁波的頻率。若復合材料中只存在渦流損耗時，Ｃ０應(yīng)是一個與頻率變化無關(guān)的常數(shù)［２３］。圖５為不同含量Ｎｉ（Ｃ）納米膠囊／石蠟復合材料的Ｃ０隨頻率變化圖。由圖５可以看出，Ｃ０隨著納米膠囊添加量的增加而變化，在１．５～６．０ＧＨｚ和６．０～１０．０ＧＨｚ范圍內(nèi)出現(xiàn)２個峰，說明在此頻率范圍內(nèi)存在多種損耗機制，且渦流損耗不是主導因素。但在１０．０～１８．０ＧＨｚ范圍內(nèi)，４種樣品的Ｃ０值均接近于相同的常數(shù)，說明在高頻范圍內(nèi)存在渦流損耗，抑制了磁導率的變化，且與吸收劑含量無關(guān)。因此可認為１０ＧＨｚ以上頻段復合材料磁導率實部和虛部保持為常數(shù)是由于存在渦流損耗所致。圖５不同含量Ｎｉ（Ｃ）納米膠囊／石蠟復合材料的Ｃ０值隨頻率的變化曲線Ｆｉｇ．５Ｃ０ｖｅｒｓｕｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｏｒｔｈｅＮｉ（Ｃ）ｎａｎｏｃａｐｓｕｌｅｓ／ｐａｒａｆｆｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮｉ（Ｃ）ｃｏｎｔｅｎｔｓ從圖４中還可以發(fā)現(xiàn)，隨著納米膠囊填充量的增加，復合材料復磁導率的實部和虛部都在一定頻率范圍內(nèi)增加，這是由于基體石蠟只起到承載和粘結(jié)的作用，復

【參考文獻】：
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博士論文
[1]電磁屏蔽用吸收反射一體化復合材料的研究[D]. 徐銘.中國建筑材料科學研究總院 2011

碩士論文
[1]Fe基環(huán)氧樹脂納米復合材料制備及電磁吸波性能[D]. 謝昌江.大連理工大學 2013



本文編號：2922750