磁/电和电/电复合吸收剂制备及其电磁特性研究

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吸收剂是吸波材料电磁波吸收性能的主要来源,随着吸波材料在军事和民用领域的广泛应用,获得更高性能的吸收剂以构建吸收带宽大、吸收能力强、重量轻、厚度薄的吸波材料成为重要的研究方向。本文从吸收剂的组成、结构、电磁特性设计调控着手,开展新型电-磁复合吸收剂和介电-介电复合吸收剂制备,探讨多组分复合吸收剂电磁参数的调控及其构成吸波材料的吸收频带和损耗性能优化。主要研究及结论如下:
  采用改进的st?ber法,经过多巴胺自聚合、氮气气氛碳化和碱性水热蚀刻,对羰基铁粉(CIP )进行二氧化硅/氮掺杂碳包覆与蚀刻二氧化硅层,制备出羰基铁粉@void@氮掺杂碳。化学成分、晶相结构及微观形貌分析证明了羰基铁粉@void@氮掺杂碳是以羰基铁粉为球芯、氮掺杂碳为球壳的蛋黄壳结构。与石蜡均匀混合,测量2-18GHz频率范围内的电磁参数;并根据传输线理论,计算得出70wt%羰基铁粉@void@氮掺杂碳构成的吸波材料在17.2GHz时可达最小反射率-25.7dB;在1.7mm的吸波材料厚度下有效吸收带宽(吸收率≥90%)可达6.9GHz(11.1-18 GHz)。吸波性能源于独特结构带来的偶极子取向极化和界面极化、介电损耗和磁损耗的协同效应,以及阻抗匹配和四分之一波长干涉相消作用。
  采用二氧化硅为模板、尿素为氮源和还原剂、水热法合成了氮掺杂石墨烯(NG)/空心氧化锡球复合吸收剂。其化学成分、晶相结构和微观形貌证明空心氧化锡球均匀分散于氮掺杂石墨烯表面、及氮掺杂石墨烯片之间,形成空间夹芯结构。与石蜡均匀混合,测量2-18GHz频率范围内的电磁参数;并根据传输线理论,计算得出40wt%氮掺杂石墨烯/空心氧化锡构成的吸波材料厚度为1.3mm时,有效吸收带宽(吸收率≥90%)可达4.2GHz;吸波材料厚度为2.3mm时,在8.6GHz处为最小反射率-50.3dB。吸波性能归功于良好的介电损耗、更好的阻抗匹配、多重散射和四分之一波长干涉相消作用。
  磁损耗-介电损耗组分复合、介电损耗-介电损耗组分复合使得复合吸收剂具有更丰富的损耗机制,为新型吸收剂设计提供了新的思路。
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