基于MXene的吸波硅橡胶泡沫材料的制备和吸波性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:MaoZeDongDaShaBi2005
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随着现代社会电子通讯产业的快速发展,电磁辐射污染问题日益严重,因此对高性能吸波材料的开发应用更加迫切。然而,传统的吸波材料在吸收强度、吸收带宽、厚度、密度、耐用性等方面有所不足,难以满足吸波材料在更广泛领域的应用需求。因此,有必要研发新型吸波材料,从而实现吸收强度高,吸收频带宽,厚度薄和质量轻的技术目标。MXene是一种新型的二维层状材料,具有良好的金属导电性、亲水性、结构可设计性等特性,是当前最受关注的二维材料之一。而硅橡胶泡沫材料不仅拥有硅橡胶本身的高弹性、耐高低温性、环保无毒等特点,同时还具有多孔泡沫结构,密度低,非常适合作为吸波基体。因此,将MXene与硅橡胶泡沫结合制备吸波复合材料,可以兼具二者的优点,在电子通讯、新能源汽车、国防军工等领域具有广泛的应用前景。本文研究内容包括:一、以Ti3AlC2为前驱体,以LiF-HCl为混合刻蚀剂,刻蚀不同时间(24h,48h和72h)制备出不同刻蚀程度的MXene。通过SEM、XRD和XPS分析对MXene进行表征,发现刻蚀时间为48h的MXene具有较好的吸波性能,其最小反射损耗RLmin为-51.22 dB,厚度仅为1.34 mm时,有效吸收带宽EAB为3.17 GHz。二、采用共沉淀法将锌锰铁氧体(ZMF)与MXene复合,制备出MXene@ZMF杂化材料。采用XRD、FTIR、SEM等分析对杂化材料进行表征。研究MXene与ZMF的配比对杂化材料吸波性能的影响。结果表明,杂化材料的RLmin随着MXene含量的减少呈现先增加后减少的趋势,其中MXene@ZMF-80%有最低的RLmin,为-69.86 dB。三、将MXene或MXene@ZMF与液体硅橡胶混合,利用硅氢发泡原理,制备出硅橡胶泡沫复合材料。然后对复合材料的形貌、密度、电磁特性以及吸波性能进行研究。结果表明,随着MXene含量增加,复合材料吸波性能增强,但密度也随之增加。MX/SRF-50%具有良好的综合性能,其RLmin为-55.83 dB,厚度仅为1.59 mm时,EAB为3.92 GHz,而且密度仅有1.11 g·cm-3。与MX/SRF-50%相比,MX@ZMF80%/SRF-50%具有相近的密度和更高的吸收强度。
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