靜電紡絲技術(shù)制備聚丙烯腈基碳納米纖維及其吸波性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-21 08:07
隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展,無(wú)線通訊以及雷達(dá)技術(shù)給人類社會(huì)帶來(lái)了極大的便利,同時(shí)也產(chǎn)生了大量的電磁污染等等問(wèn)題,因此研究高效的電磁波吸收材料具有重大的意義。碳材料因?yàn)槠鋵?dǎo)電性好,密度低,穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),是近年來(lái)吸波材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文以聚丙烯腈(PAN)作為碳源,結(jié)合靜電紡絲和高溫?zé)峤饧夹g(shù)制備了一系列具有一維結(jié)構(gòu)的碳納米纖維,并從提高材料的吸波效能的角度出發(fā),對(duì)碳納米纖維進(jìn)行了不同的改性。借助X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、拉曼光譜儀(Raman)等傳統(tǒng)材料表征手段研究了材料的組成成分及微觀結(jié)構(gòu),使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)測(cè)試材料的電磁參數(shù),系統(tǒng)研究了磁性粒子以及元素?fù)诫s對(duì)其吸波性能的影響。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)本文首先在靜電紡絲的前驅(qū)體溶液中加入乙酰丙酮鐵,通過(guò)碳化制備了內(nèi)部嵌有磁性Fe3C的碳納米纖維(FeCFs),研究發(fā)現(xiàn)Fe3C的引入可以提高碳纖維的磁損耗以及阻抗匹配特性,從而改善樣品的吸波性能。樣品在1.36mm時(shí)可以實(shí)現(xiàn)最大反射損耗為-54.94 dB。當(dāng)匹配厚度為1.55 mm時(shí),樣品的有效吸收帶寬可以達(dá)到4.5 GH...
【文章來(lái)源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:87 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.2?(a-d)石墨烯泡沫(GFs)橫斷面掃描電鏡圖;(e-g)不同頻段下的反射損耗曲線M??Fig.?1.2?(a-d)The?cross-sectional?SEM?images?GFs;?(e-g?
山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??到了廣泛的研宄。Zhang等人制備了?RGO/四針狀氧化鋅(T-ZnO)復(fù)合材料,微??觀結(jié)構(gòu)如圖1.3所示,該材料在14.43?GHz時(shí)達(dá)到最大反射損耗-59.50?dB[56]。Han??等人通過(guò)水熱反應(yīng)結(jié)合表面改性過(guò)程制備了石墨烯包覆的ZnO空心球,石墨烯??包裹的ZnO復(fù)合材料在9.7?GHz處達(dá)到最大吸收-45.05?dB[57]。V205是另一種類??似的過(guò)渡金屬氧化物,具有優(yōu)異的電子、電化學(xué)和電催化性能。Zhang等人成功??制備了含有還原氧化石墨烯納米薄片(RGO)和V205納米帶(RG0/V205)的新??型雙功能復(fù)合水凝膠,三維的RG0/V205復(fù)合水凝膠不僅表現(xiàn)出優(yōu)良的超級(jí)電容??電極性能,還可以作為高性能的電磁波吸波劑,復(fù)合材料的最大吸收可達(dá)-21.5?dB,??有效吸收帶寬為6.63?GHz[58]。碳化硅的強(qiáng)度高,熱穩(wěn)定性好,是一種很好的電磁??波吸收材料,Han等人制備了由RGO和SiC納米線組成的三維RGO/?SiC復(fù)合??材料,該材料及其電磁波吸收性能如圖1.4所示,RGO/SiC泡沫在整個(gè)X波段??都能有效吸收電磁波,SiC納米線具有豐富的堆積缺陷、橋接接頭和雙晶界面,??在提高電磁波吸收性能方面起著至關(guān)重要的作用[59]。??MB??I?RGO/T-ZnO?1??圖1.3掃面電鏡圖:(a)還原氧化石墨烯;(b)針狀氧化鋅;(c)還原氧化石墨烯/針狀氧??化鋅復(fù)合材料[56]??Fig.?1.3?The?SEM?images:?(a)?RGO,?(b)?T-ZnO,?(c)?RGO/T-ZnO?composites[56]??10??
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【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]吸波復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 于永濤,王彩霞,劉元軍,趙曉明. 絲綢. 2019(12)
[2]Porous Graphene Microflowers for High-Performance Microwave Absorption[J]. Chen Chen,Jiabin Xi,Erzhen Zhou,Li Peng,Zichen Chen,Chao Gao. Nano-Micro Letters. 2018(02)
[3]吸波材料吸波機(jī)制及吸波劑性能優(yōu)劣評(píng)價(jià)方法[J]. 王濤,張峻銘,王鵬,喬亮,唐麗云,薛德勝,李發(fā)伸. 磁性材料及器件. 2016(06)
[4]新型涂覆型雷達(dá)吸波材料的研究進(jìn)展[J]. 班國(guó)東,劉朝輝,葉圣天,王飛,賈藝凡,丁逸棟,林銳. 表面技術(shù). 2016(06)
[5]電磁吸波材料的研究進(jìn)展[J]. 龐建峰,馬喜君,謝興勇. 電子元件與材料. 2015(02)
[6]鐵氧體復(fù)合吸波材料研究現(xiàn)狀[J]. 邸永江,賈碧,望軍. 材料導(dǎo)報(bào). 2014(15)
[7]納米吸波材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 伊翠云. 纖維復(fù)合材料. 2014(01)
[8]吸波材料的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 劉丹莉,劉平安,楊青松,唐國(guó)武,趙立英,曾凡聰. 材料導(dǎo)報(bào). 2013(17)
[9]磁性吸波材料的研究進(jìn)展[J]. 劉祥萱,陳鑫,王煊軍,劉淵. 表面技術(shù). 2013(04)
[10]碳基吸波材料的研究進(jìn)展[J]. 李斌鵬,王成國(guó),王雯. 材料導(dǎo)報(bào). 2012(07)
博士論文
[1]納米碳基復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)調(diào)控與吸波性能[D]. 馮唯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]FexCo1-x/C與C@C吸波材料的制備及性能[D]. 強(qiáng)榮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]多元復(fù)合吸波材料電磁特性研究[D]. 羅輝.華中科技大學(xué) 2016
[4]石墨烯—導(dǎo)電聚合物—磁性納米粒子復(fù)合材料的制備及微波吸收性能的研究[D]. 劉攀博.西北工業(yè)大學(xué) 2015
[5]碳基復(fù)合吸波材料的制備及性能研究[D]. 王雯.山東大學(xué) 2012
[6]鐵磁性吸波材料的制備及其電磁性能研究[D]. 劉立東.大連理工大學(xué) 2011
[7]異形截面碳化硅纖維制備及其吸波性能[D]. 劉旭光.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[8]碳納米管材料的微波吸收機(jī)理研究[D]. 彭志華.湖南大學(xué) 2010
[9]中空多孔炭纖維輕質(zhì)吸波材料研究[D]. 謝煒.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
碩士論文
[1]靜電紡絲法制備光電調(diào)溫儲(chǔ)能復(fù)合纖維與性能研究[D]. 趙宇軒.北京石油化工學(xué)院 2019
[2]鈦摻雜鋇鐵氧體/羰基鐵粉復(fù)合材料的制備與吸波性能研究[D]. 剛駿濤.蘭州理工大學(xué) 2017
[3]金屬有機(jī)骨架制備碳基復(fù)合材料及其微波吸收性能研究[D]. 張興淼.南京航空航天大學(xué) 2016
[4]Ni摻雜及立方形貌MnO2的制備及其微波電磁性能研究[D]. 陳俊磊.大連理工大學(xué) 2015
[5]聚苯胺基鈷鐵復(fù)合吸波材料的制備及吸波性能[D]. 張鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號(hào):3448582
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【文章頁(yè)數(shù)】:87 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.2?(a-d)石墨烯泡沫(GFs)橫斷面掃描電鏡圖;(e-g)不同頻段下的反射損耗曲線M??Fig.?1.2?(a-d)The?cross-sectional?SEM?images?GFs;?(e-g?
山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??到了廣泛的研宄。Zhang等人制備了?RGO/四針狀氧化鋅(T-ZnO)復(fù)合材料,微??觀結(jié)構(gòu)如圖1.3所示,該材料在14.43?GHz時(shí)達(dá)到最大反射損耗-59.50?dB[56]。Han??等人通過(guò)水熱反應(yīng)結(jié)合表面改性過(guò)程制備了石墨烯包覆的ZnO空心球,石墨烯??包裹的ZnO復(fù)合材料在9.7?GHz處達(dá)到最大吸收-45.05?dB[57]。V205是另一種類??似的過(guò)渡金屬氧化物,具有優(yōu)異的電子、電化學(xué)和電催化性能。Zhang等人成功??制備了含有還原氧化石墨烯納米薄片(RGO)和V205納米帶(RG0/V205)的新??型雙功能復(fù)合水凝膠,三維的RG0/V205復(fù)合水凝膠不僅表現(xiàn)出優(yōu)良的超級(jí)電容??電極性能,還可以作為高性能的電磁波吸波劑,復(fù)合材料的最大吸收可達(dá)-21.5?dB,??有效吸收帶寬為6.63?GHz[58]。碳化硅的強(qiáng)度高,熱穩(wěn)定性好,是一種很好的電磁??波吸收材料,Han等人制備了由RGO和SiC納米線組成的三維RGO/?SiC復(fù)合??材料,該材料及其電磁波吸收性能如圖1.4所示,RGO/SiC泡沫在整個(gè)X波段??都能有效吸收電磁波,SiC納米線具有豐富的堆積缺陷、橋接接頭和雙晶界面,??在提高電磁波吸收性能方面起著至關(guān)重要的作用[59]。??MB??I?RGO/T-ZnO?1??圖1.3掃面電鏡圖:(a)還原氧化石墨烯;(b)針狀氧化鋅;(c)還原氧化石墨烯/針狀氧??化鋅復(fù)合材料[56]??Fig.?1.3?The?SEM?images:?(a)?RGO,?(b)?T-ZnO,?(c)?RGO/T-ZnO?composites[56]??10??
第一章緒論??滅丨丨馨丨戀??^JHi??H?90??¥!〇?,??9?i〇??i?m?^??酸P^BBSWPISMF?JJUPmmU?Fn^enciQHz?Fit9?tncfXjHz??H^fi丨:龜i難??*???ts>?%*?????,2?—?一i ̄一…一9…* ̄ ̄ts?ti ̄^ ̄\i?hi??F^j?nCf。眩龋?frvtmrK^Om??圖1.4(a-d)還原氧化石墨烯和碳化硅樣品的掃面電鏡圖:(e-g)復(fù)合材料的反射損耗圖[59]??Fig.?1.4?(a-d)SEM?images?of?RGO/SiC;(e-h)?RL?values?calculated?for?the?saraples[59]??近年來(lái),過(guò)渡金屬硫化物在電磁波吸收方面也得到了廣泛的應(yīng)用,包括CuS,??M〇S2和C〇S2等。從理論上講,金屬硫化物比氧化物具有更好的導(dǎo)電能力,因?yàn)??它們的帶隙值相對(duì)較小,具有較強(qiáng)的電子傳遞能力。C〇S2因其獨(dú)特的磁性和電學(xué)??性能而引起人們的極大興趣,Zhang等人通過(guò)獨(dú)特的單模微波輔助水熱法制備了??CoS2/RGO復(fù)合納米材料,在10.9?GHz時(shí)的最大反射損耗達(dá)到-56.9?dB,同時(shí)在??9.1-13.2GHz的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了低于-10dB的有效吸收@1。二硫化鉬是一種具??有層狀結(jié)構(gòu)的二維過(guò)渡金屬硫化物,Wang等人制備的RGO/MoS2復(fù)合材料具有??良好的電磁波吸收性能,有效帶寬達(dá)到5.72?GHz,最大反射損耗為為-50.9?dB[61]。??石墨烯和聚合物的復(fù)合材料具有重量輕、彈性好、導(dǎo)電性可調(diào)等諸多優(yōu)點(diǎn)。??石墨烯/聚合物復(fù)合材料中的石墨烯相互連接構(gòu)成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),載流子的定向運(yùn)動(dòng)?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]吸波復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 于永濤,王彩霞,劉元軍,趙曉明. 絲綢. 2019(12)
[2]Porous Graphene Microflowers for High-Performance Microwave Absorption[J]. Chen Chen,Jiabin Xi,Erzhen Zhou,Li Peng,Zichen Chen,Chao Gao. Nano-Micro Letters. 2018(02)
[3]吸波材料吸波機(jī)制及吸波劑性能優(yōu)劣評(píng)價(jià)方法[J]. 王濤,張峻銘,王鵬,喬亮,唐麗云,薛德勝,李發(fā)伸. 磁性材料及器件. 2016(06)
[4]新型涂覆型雷達(dá)吸波材料的研究進(jìn)展[J]. 班國(guó)東,劉朝輝,葉圣天,王飛,賈藝凡,丁逸棟,林銳. 表面技術(shù). 2016(06)
[5]電磁吸波材料的研究進(jìn)展[J]. 龐建峰,馬喜君,謝興勇. 電子元件與材料. 2015(02)
[6]鐵氧體復(fù)合吸波材料研究現(xiàn)狀[J]. 邸永江,賈碧,望軍. 材料導(dǎo)報(bào). 2014(15)
[7]納米吸波材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 伊翠云. 纖維復(fù)合材料. 2014(01)
[8]吸波材料的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 劉丹莉,劉平安,楊青松,唐國(guó)武,趙立英,曾凡聰. 材料導(dǎo)報(bào). 2013(17)
[9]磁性吸波材料的研究進(jìn)展[J]. 劉祥萱,陳鑫,王煊軍,劉淵. 表面技術(shù). 2013(04)
[10]碳基吸波材料的研究進(jìn)展[J]. 李斌鵬,王成國(guó),王雯. 材料導(dǎo)報(bào). 2012(07)
博士論文
[1]納米碳基復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)調(diào)控與吸波性能[D]. 馮唯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]FexCo1-x/C與C@C吸波材料的制備及性能[D]. 強(qiáng)榮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]多元復(fù)合吸波材料電磁特性研究[D]. 羅輝.華中科技大學(xué) 2016
[4]石墨烯—導(dǎo)電聚合物—磁性納米粒子復(fù)合材料的制備及微波吸收性能的研究[D]. 劉攀博.西北工業(yè)大學(xué) 2015
[5]碳基復(fù)合吸波材料的制備及性能研究[D]. 王雯.山東大學(xué) 2012
[6]鐵磁性吸波材料的制備及其電磁性能研究[D]. 劉立東.大連理工大學(xué) 2011
[7]異形截面碳化硅纖維制備及其吸波性能[D]. 劉旭光.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[8]碳納米管材料的微波吸收機(jī)理研究[D]. 彭志華.湖南大學(xué) 2010
[9]中空多孔炭纖維輕質(zhì)吸波材料研究[D]. 謝煒.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
碩士論文
[1]靜電紡絲法制備光電調(diào)溫儲(chǔ)能復(fù)合纖維與性能研究[D]. 趙宇軒.北京石油化工學(xué)院 2019
[2]鈦摻雜鋇鐵氧體/羰基鐵粉復(fù)合材料的制備與吸波性能研究[D]. 剛駿濤.蘭州理工大學(xué) 2017
[3]金屬有機(jī)骨架制備碳基復(fù)合材料及其微波吸收性能研究[D]. 張興淼.南京航空航天大學(xué) 2016
[4]Ni摻雜及立方形貌MnO2的制備及其微波電磁性能研究[D]. 陳俊磊.大連理工大學(xué) 2015
[5]聚苯胺基鈷鐵復(fù)合吸波材料的制備及吸波性能[D]. 張鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號(hào):3448582
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