具有核/殼結(jié)構(gòu)的碳包覆金屬納米膠囊由于可調(diào)節(jié)的成分與結(jié)構(gòu)特征,可以實(shí)現(xiàn)微波頻段內(nèi)相互協(xié)調(diào)的磁損耗和介電損耗特性,從而獲得優(yōu)異的微波吸收性能,近年來(lái)受到研究者的廣泛關(guān)注。碳外殼的包覆不僅改善了納米材料的物理和化學(xué)性質(zhì),由此引入的核/殼異質(zhì)界面還在微觀結(jié)構(gòu)上賦予納米膠囊新的微波吸收機(jī)制,建立了合適的電磁匹配。首先介紹了通過(guò)直流電弧放電制備碳包覆金屬納米膠囊的方法,簡(jiǎn)要分析了該方法中納米膠囊的形成機(jī)制。介紹了一些關(guān)于碳包覆納米膠囊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其在微波吸收材料方面的應(yīng)用探索,包括不同核殼尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、引入異質(zhì)原子等不同方法對(duì)納米膠囊在微波頻段內(nèi)的介電損耗和磁損耗能力的調(diào)控。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)材料進(jìn)展. 2016,35(12)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

碳原子擴(kuò)散路徑的示意圖(a);金屬核與碳?xì)らg的相界面(b);碳原子在核內(nèi)的擴(kuò)散通道(c);A、B區(qū)域的放大(d)

頌莢?釉諤伎切緯曬?討械睦┥⒙?徑。這表明在該類碳包覆CoNi合金納米膠囊的形成過(guò)程中，碳原子首先會(huì)固溶于金屬納米粒子中，之后在一定作用下從核內(nèi)部沿(111)面方向擴(kuò)散至表面形成碳?xì)ぁ?核/殼結(jié)構(gòu)對(duì)微波吸收性能的影響在直流電弧放電法中，通過(guò)改變陽(yáng)極靶材成分、反應(yīng)氣氛、電壓/電流等實(shí)驗(yàn)條件，可以調(diào)節(jié)所得納米膠囊的結(jié)構(gòu)成分，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其性能的合理控制。張志東等人報(bào)道了在直流電弧法制備碳包覆鎳納米膠囊(Ni/C)的過(guò)程中，控制通入作為碳源的乙醇的含量，可以獲得具有不同碳?xì)ず穸鹊募{米膠囊［2］。如圖2所示，在不改變其他實(shí)驗(yàn)條件的基礎(chǔ)上，制備過(guò)程中通入的乙醇量越多，所得納米膠囊的碳?xì)t越厚。圖3為其所制得的樣品與石蠟混合后的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率，從中可知，增大納米膠囊的碳?xì)ず穸瓤梢允怪@得更高的復(fù)介電常數(shù)實(shí)部與虛部，在微波頻段內(nèi)獲得更高的介電損耗能力。其復(fù)磁導(dǎo)率基本不變，這反映出鎳內(nèi)核的磁損耗能力并不受碳?xì)ず穸茸兓挠绊憽Ｔ谶M(jìn)一步運(yùn)用傳輸線原理計(jì)算樣品的反射損耗后可以得出，具有較厚碳?xì)さ腘i/C納米膠囊具有更高的反射損失，同時(shí)其最強(qiáng)吸收峰隨著碳?xì)ず穸鹊脑黾又饾u由高頻向低頻移動(dòng)。圖2碳包覆鎳納米膠囊的TEM照片(a);通入乙醇含量分別為5，10和35ml下制得的碳包覆鎳納米膠囊的HＲTEM照片(b～d)［2］Fig.2TEMimageofNi/Cnanocapsules(a)andHＲTEMimagesofpreparedNi/Cnanocapsulesusingethanolof5，10and35ml，respectively，asthecarbonsource(b～d)［2］圖3(a)和(b)分別是樣品的復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部;(c)是樣品的復(fù)磁導(dǎo)率(其中S1～S3分別表示通入乙醇為5，10和35ml下制得的樣品)［2］Fig.3Frequencydependencesoftherealandimaginarypartsofε(a～b)，frequen

中國(guó)材料進(jìn)展第35卷在對(duì)Ni/C納米膠囊與石蠟均勻混合后的介電損耗因數(shù)和磁損耗因數(shù)進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn)，隨著納米膠囊內(nèi)核尺寸的增加，樣品介電損耗能力逐漸降低，但磁損耗能力并無(wú)明顯變化，如圖4所示。這是由于隨著尺寸的增大，納米膠囊的比表面和界面大小逐漸降低，其界面極化效果減弱，故介電損耗能力有所下降。與之相比復(fù)磁導(dǎo)率并沒有明顯隨磁性內(nèi)核尺寸大小而變化，反映出在納米膠囊中界面極化效應(yīng)受尺寸變化影響更為敏感。進(jìn)一步分析樣品在不同吸波劑厚度下的反射損耗曲線后發(fā)現(xiàn)，在碳?xì)ず穸纫欢〞r(shí)，減小納米膠囊的尺寸可以獲得更強(qiáng)的介電損耗能力，從而在更薄的吸波涂層厚度下獲得更高的吸波效能，且具有更寬的有效吸收頻帶，如圖5所示。圖4電流分別為40，60，80和100A條件下制得的Ni/C納米膠囊－石蠟混合物的介電損耗因數(shù)(a)和磁損耗因數(shù)(b)［12］Fig.4Thedielectriclosstangent(a)andthemagneticlosstangent(b)ofNi/Cnanocapsules-paraffincompositespreparedusingthecurrentsof40，60，80and100A，respectively［12］有研究表明，除在材料內(nèi)部依靠電磁損耗吸收電磁波外，對(duì)于單層吸波介質(zhì)，當(dāng)吸波劑的厚度滿足四分之一波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，吸波劑前表面處的反射波與被金屬背板反射后射出的背反射波的相位正好相反，這兩束波圖5電流分別為40，60，80和100A條件下制得的Ni/C納米膠囊－石蠟混合物在不同吸波劑厚度下的反射損耗曲線［12］Fig.5ＲeflectionlosscurvesforNi/Cnanocapsules－paraffincompositespreparedusingthecurrentsof(a)40A，(b)60A，(c)80Aand(d)100A，respectively，withselectedabsorberthicknessesin2～18GHz［12］902


本文編號(hào)：3305005