【摘 要】
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随着科学技术的飞速发展,人类对电子设备的依赖性不断增强,这些新兴产品带给我们方便的同时,也附带了一系列的电磁污染,对人类健康和自然界有着不可忽视的威胁,而且对电子设备自身、军事机密等方面也存在一定的威胁。因此科学家们致力于研发一种具有高效微波吸收的材料已成为热潮,这是解决电磁污染这一问题的有效措施。碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNTs）作为碳材料的典型代表,在电磁吸收领域中也广为使
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随着科学技术的飞速发展,人类对电子设备的依赖性不断增强,这些新兴产品带给我们方便的同时,也附带了一系列的电磁污染,对人类健康和自然界有着不可忽视的威胁,而且对电子设备自身、军事机密等方面也存在一定的威胁。因此科学家们致力于研发一种具有高效微波吸收的材料已成为热潮,这是解决电磁污染这一问题的有效措施。碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNTs）作为碳材料的典型代表,在电磁吸收领域中也广为使用,其通过自身优良的导电性来产生电导损耗和偶极极化作用来消耗电磁波。但是,CNTs也有其缺点存在,就是介电常数较大和磁导率较小,导致阻抗匹配性较差,电磁吸收性能不理想,有效吸收频宽偏窄等诸多问题。本文通过两种方法将CNTs与其他磁性材料进行复合制备:（1）CNTs与铁酸镍（NiFe2O4）复合制备CNTs/NiFe2O4;（2）CNTs与沸石咪唑酯骨架（zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs）ZIF-67复合再经高温煅烧处理制备钴基碳纳米管（Co-Carbon Nanotubes,Co-CNTs）。这两种方法均有效改善了阻抗匹配特性差的问题,并且提高了电磁吸收性能,主要研究结果如下:（1）通过利用实验室制备CNTs的技术,调控不同添加量的NiFe2O4与无水乙醇混合喷洒在CNTs表面,以此制备CNTs/NiFe2O4复合材料。从微观形貌来看,在较低添加量下NiFe2O4在CNTs束上分布得更加均匀。随着NiFe2O4添加量逐渐增加,CNTs/NiFe2O4复合材料的磁性能也随着增强。通过测试分析其吸波性能发现,质量比为1:1的CNTs/NiFe2O4复合材料电磁吸收性能较佳,在质量填充量为20%的情况下,当厚度为4.5 mm时,在频率为17.11 GHz处达到了最小的反射损耗值RL=-44.12 d B,吸收率为99.996127%,并且RL<-10 d B的有效吸收频宽为4 GHz。（2）通过改变CNTs/NiFe2O4与石蜡的混合比例来测试分析其对吸波性能的影响,发现将CNTs/NiFe2O4（1:1）的质量填充量提高至30%时,在厚度为2 mm情况下的电磁吸收性能有了显著提升,在频率为13.9 GHz处的RLmin=-28.2 d B,吸收率达到99.8486%,并且RL<-10 d B的有效吸收频宽为3.86 GHz。将CNTs/NiFe2O4（1:1）的质量填充量提高至40%时,在厚度为1.5 mm的情况下并且在频率为16.9 GHz处的RLmin=-41.8 d B,吸收率达到99.99339%,并且RL<-10 d B的有效吸收频宽为7.6 GHz。（3）通过利用实验室制备CNTs的技术,将六水合硝酸钴（Co（NO3）2·6H2O）溶液喷洒在CNTs表面,接着浸泡在2-甲基咪唑与甲醇的混合溶液里成功制备出CNTs/ZIF-67前驱体。从衍射图谱发现所合成的ZIF-67晶体纯度较高,并且从形貌上来看尺寸大小均为200 nm。（4）在N2气氛环境下,将CNTs/ZIF-67前驱体经过不同高温煅烧处理,得到了Co-CNTs复合材料。经煅烧之后形貌发生坍塌,不再是十二面体结构,从衍射图谱发现其含有Co相和Co O相。随着煅烧温度升高,Co-CNTs的磁性能也逐渐增强。通过测试分析吸波性能发现,由500℃煅烧得到的Co-CNTs电磁吸收性能最佳,这主要体现在有效吸收频宽,在质量填充量为20%的情况下,当厚度为1.5 mm时,在频率为14.23 GHz处达到了最小的反射损耗值约为-30 d B,吸收率为99.9%,并且RL<-10 d B的有效吸收频宽达到了最大值7.8 GHz。另外,将性能最佳的Co-CNTs（500℃）进行模拟在低温环境下的吸波性能,发现即使在低温环境下,对其电磁吸收性能也影响甚小,说明合成的Co-CNTs具备较强的低温适应性。
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