吸波功能粒子及其輕質(zhì)寬頻結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備與性能研究
發(fā)布時間：2021-09-24 17:52
隱身技術(shù)對吸波材料有了新的“薄、輕、寬、強”的性能要求。相比于單層材料,多層復(fù)合材料具有更多靈活設(shè)計的可能。本文通過綠色還原劑和共沉淀工藝合成的還原氧化石墨烯與Fe3O4復(fù)合粒子,既可大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn),又具有優(yōu)異的電磁波吸收性能;石英纖維、玻璃纖維和碳纖維的多層組合可以提供良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性能并構(gòu)成吸波多層結(jié)構(gòu)。此外,還對多層吸波復(fù)合材料進行了FEKO（任意復(fù)雜電磁場計算）模擬和實驗測試,研究了單層和多層吸波復(fù)合材料的吸波機理并探索了頻率選擇表面多層復(fù)合材料的吸波性能與吸波機理。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）通過XRD、FT-IR、XPS確定合成了Fe3O4-rGO損耗粒子,并且Fe3O4主要在rGO表面的含氧官能團上生成;通過SEM、TEM和HRTEM確定了Fe3O4-rGO的微觀形貌;通過VSM確定了Fe3O4-rGO復(fù)合粒子是具有軟磁性能的磁性材料;通過對組分...
【文章來源】：中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】：96 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
Co3O4-rGO混合架構(gòu)的形成過程[30]
中北大學(xué)學(xué)位論文8ZnOnws/rGO泡沫/PDMS復(fù)合材料在9.57GHz時的最小反射損耗值為27.8dB，厚度為4.8mm，有效吸收帶寬為4.2GHz覆蓋整個X波段（8.2-12.4GHz）。Wang.[35]等人將ZnO納米晶體引入Fe3O4/MWCNTs復(fù)合材料中，厚度為3.5mm時最佳反射損耗在6.08GHz處達到-38.2dB。Feng.[36]等人通過簡便的原位生長策略，用均勻分散的ZnO納米晶體裝飾還原的氧化石墨烯（rGO）。裝載有15wt％復(fù)合材料的樣品表現(xiàn)出最顯著的微波吸收特性，具有強吸收（最大反射損失-54.2dB），寬有效吸收帶寬（6.7GHz）和小厚度（2.4mm）。圖1-2ZnOnws/rGO的形成過程示意圖[34]Figure1-2SchematicillustrationoftheformationprocessofZnOnws/rGOfoam[34]（3）核殼蛋黃型核殼蛋黃型，是將一堆核殼狀的復(fù)合粒子填充到有機體內(nèi)，入射波會在核殼粒子之間不斷反射，當(dāng)入射波入射進核殼粒子中時，電磁波經(jīng)過多次反射和折射會大部分損耗。使得入射到復(fù)合材料的電磁波大量衰減。Liu.[37]等人通過對無定形蛋黃-殼鋅-鎳微球前體進行退火處理，制備了包覆有rGO雜化結(jié)構(gòu)的蛋黃-殼ZnO-Ni-C，如圖1-3所示。反射損耗（RL）的最小值在15.2GHz處為-59.3dB，厚度為2.05mm，并且有效衰減帶寬在12.4至18GHz范圍內(nèi)。
中北大學(xué)學(xué)位論文9圖1-3蛋黃-殼ZnO-Ni-C/rGO復(fù)合材料合成過程示意圖[37]Figure1-3Schematicdiagramofthesynthesisprocessofeggyolk-shellZnO-Ni-C/rGOcomposite[37]Qi.[38]等人以Fe3O4為橋梁，采用簡單的溶劑熱-超聲法成功制備了一種新型夾心型CNTs/Fe3O4/rGO復(fù)合材料。吸收劑厚度為2.5mm，在8.7GHz下顯示出強烈的反射損耗（RL=-50dB）。Feng.[39]等人通過結(jié)合逐層涂覆工藝和化學(xué)蝕刻途徑，成功合成了一系列具有不同空隙尺寸和TiO2殼厚度的卵黃殼ZnFe2O4/還原氧化石墨烯/TiO2（ZFO/rGO/TiO2）微球，如圖1-4所示。厚度為2.6毫米，在15.92GHz時可達到-44.3dB，有效吸收帶寬為4.1GHz。Lin.[40]等人通過原位聚合方法制備PANI/ZnO/CoFe2O4（CFO）復(fù)合材料。最大反射損耗在10.3GHz時為-41.9dB，匹配厚度為3.0mm。此外，PANI/ZnO/CFO復(fù)合材料的有效微波吸收帶寬為8.7-12.6GHz。圖1-4制備Y-ZFO-rGO-TiO2的示意圖[39]Figure1-4SchematicillustrationofthepreparationofY-ZFO-rGO-TiO2[39]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Modeling for multi-resonant behavior of broadband metamaterial absorber with geometrical substrate[J]. 張凱倫,侯志靈,畢松,房惠敏. Chinese Physics B. 2017(12)
博士論文
[1]石墨烯/環(huán)氧改性氰酸酯吸波復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 任芳.西北工業(yè)大學(xué) 2015
本文編號：3408184
【文章來源】：中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】：96 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
Co3O4-rGO混合架構(gòu)的形成過程[30]
中北大學(xué)學(xué)位論文8ZnOnws/rGO泡沫/PDMS復(fù)合材料在9.57GHz時的最小反射損耗值為27.8dB，厚度為4.8mm，有效吸收帶寬為4.2GHz覆蓋整個X波段（8.2-12.4GHz）。Wang.[35]等人將ZnO納米晶體引入Fe3O4/MWCNTs復(fù)合材料中，厚度為3.5mm時最佳反射損耗在6.08GHz處達到-38.2dB。Feng.[36]等人通過簡便的原位生長策略，用均勻分散的ZnO納米晶體裝飾還原的氧化石墨烯（rGO）。裝載有15wt％復(fù)合材料的樣品表現(xiàn)出最顯著的微波吸收特性，具有強吸收（最大反射損失-54.2dB），寬有效吸收帶寬（6.7GHz）和小厚度（2.4mm）。圖1-2ZnOnws/rGO的形成過程示意圖[34]Figure1-2SchematicillustrationoftheformationprocessofZnOnws/rGOfoam[34]（3）核殼蛋黃型核殼蛋黃型，是將一堆核殼狀的復(fù)合粒子填充到有機體內(nèi)，入射波會在核殼粒子之間不斷反射，當(dāng)入射波入射進核殼粒子中時，電磁波經(jīng)過多次反射和折射會大部分損耗。使得入射到復(fù)合材料的電磁波大量衰減。Liu.[37]等人通過對無定形蛋黃-殼鋅-鎳微球前體進行退火處理，制備了包覆有rGO雜化結(jié)構(gòu)的蛋黃-殼ZnO-Ni-C，如圖1-3所示。反射損耗（RL）的最小值在15.2GHz處為-59.3dB，厚度為2.05mm，并且有效衰減帶寬在12.4至18GHz范圍內(nèi)。
中北大學(xué)學(xué)位論文9圖1-3蛋黃-殼ZnO-Ni-C/rGO復(fù)合材料合成過程示意圖[37]Figure1-3Schematicdiagramofthesynthesisprocessofeggyolk-shellZnO-Ni-C/rGOcomposite[37]Qi.[38]等人以Fe3O4為橋梁，采用簡單的溶劑熱-超聲法成功制備了一種新型夾心型CNTs/Fe3O4/rGO復(fù)合材料。吸收劑厚度為2.5mm，在8.7GHz下顯示出強烈的反射損耗（RL=-50dB）。Feng.[39]等人通過結(jié)合逐層涂覆工藝和化學(xué)蝕刻途徑，成功合成了一系列具有不同空隙尺寸和TiO2殼厚度的卵黃殼ZnFe2O4/還原氧化石墨烯/TiO2（ZFO/rGO/TiO2）微球，如圖1-4所示。厚度為2.6毫米，在15.92GHz時可達到-44.3dB，有效吸收帶寬為4.1GHz。Lin.[40]等人通過原位聚合方法制備PANI/ZnO/CoFe2O4（CFO）復(fù)合材料。最大反射損耗在10.3GHz時為-41.9dB，匹配厚度為3.0mm。此外，PANI/ZnO/CFO復(fù)合材料的有效微波吸收帶寬為8.7-12.6GHz。圖1-4制備Y-ZFO-rGO-TiO2的示意圖[39]Figure1-4SchematicillustrationofthepreparationofY-ZFO-rGO-TiO2[39]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Modeling for multi-resonant behavior of broadband metamaterial absorber with geometrical substrate[J]. 張凱倫,侯志靈,畢松,房惠敏. Chinese Physics B. 2017(12)
博士論文
[1]石墨烯/環(huán)氧改性氰酸酯吸波復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 任芳.西北工業(yè)大學(xué) 2015
本文編號：3408184
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