【摘 要】
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随着移动互联网信息技术特别是5G通信技术日新月异的发展,为我们带来了巨大便利的同时也加重了电磁污染,传统的吸波材料无法满足现代“薄、轻、宽、强”的要求,为此亟需开发具有超宽吸波频宽的电磁波吸收材料。碳纤维的本征吸波特性表现为显著的介电损耗,但是其固有的高导电率导致阻抗匹配较差,无法应用为吸波材料。本文通过梳理对国内外的碳纤维基吸波材料的研究情况,提出了在短切碳纤维表面包覆SiO2的方法,并成功制备
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随着移动互联网信息技术特别是5G通信技术日新月异的发展,为我们带来了巨大便利的同时也加重了电磁污染,传统的吸波材料无法满足现代“薄、轻、宽、强”的要求,为此亟需开发具有超宽吸波频宽的电磁波吸收材料。碳纤维的本征吸波特性表现为显著的介电损耗,但是其固有的高导电率导致阻抗匹配较差,无法应用为吸波材料。本文通过梳理对国内外的碳纤维基吸波材料的研究情况,提出了在短切碳纤维表面包覆SiO2的方法,并成功制备了SiO2/SCCF复合吸波材料。通过硅溶胶偶联改性反应的方法水热合成了SiO2/SCCF复合吸波材料,在反应为90℃时,KH560的用量为5 vol.%时,制备的SiO2/SCCF能达到包覆均匀且致密的预期效果。可以通过控制反应时长进行控制包覆于SCCF表面的SiO2的含量,其增加的含量主要以在碳纤维表面接枝形成SiO2的片层结构,SiO2片层结构有效的降低了碳纤维的导电性,进而调节SiO2/SCCF复合吸波材料的介电参数以及吸波性能。通过分析SiO2/SCCF复合吸波材料组分和结构对电磁性能的影响;分析吸波性能的提高的原因。解释了SiO2调节介电损耗的作用机制,主要为提高SiO2/SCCF材料的ε’’以及降低ε’,使其达到更好的阻抗匹配。SiO2/SCCF复合吸波材料主要存在偶极子极化、界面极化和电导损耗的协同损耗作用,有效的提高了SiO2/SCCF的吸波性能。通过获得硅溶胶偶联改性反应5 h后得到的SiO2/SCCF复合吸波材料的本征介电参数,可以计算出在不同的填充比下的不同厚度的最强反射损耗值;筛选宽频吸收对应的填充比并通过实验验证;得到了0.9 vol.%的1 mm SiO2/SCCF填充下,在5 mm厚度下有效吸收带宽为12.31 GHz的超宽吸波复合材料。
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