膨胀石墨/聚苯胺/Fe_3O_4复合材料的制备及吸波性能

采用原位聚合方法制备了膨胀石墨/聚苯胺(EG/PANI)复合材料,将Fe_3O_4负载于EG/PANI表面,得到具有电磁吸收性能的EG/PANI/Fe_3O_4复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及矢量网络分析仪(VNA)等对复合材料的形貌、成分和吸波性能进行了研究.吸波性能分析结果表明,当掺杂浓度为0.05 mol/L,匹配厚度d=2 mm时,样品的最小反射损耗(RLmin)在8.64 GHz处达到-37 dB.随着掺杂浓度的增加,最小反射损耗峰向低频移动,对应的匹配厚度逐渐变厚.材料的介电弛豫极化、涡流损耗及λ/4模型的干涉相消现象出现的双峰,使EG/PANI/Fe_3O_4复合材料在电磁波吸收领域有一定的应用前景.     

溶剂热法制备四氧化三铁/聚乙烯亚胺修饰的多壁碳纳米管复合粒子及其吸波性能

采用溶剂热法将磁性Fe_3O_4粒子附着在聚乙烯亚胺(PEI)修饰的多壁碳纳米管(MWNTs)表面,制备了兼具介电损耗和磁损耗的复合吸波微粒Fe_3O_4/MWNTs。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)及矢量网络分析仪等分析了Fe_3O_4/MWNTs复合粒子的结构、形貌和吸波性能。TEM结果表明,由于PEI的修饰作用,Fe_3O_4/MWNTs复合粒子具有良好的分散性。XRD结果显示,附着的Fe_3O_4粒子具有完整的晶型结构。吸波性能结果表明,PEI修饰的Fe_3O_4/MWNTs复合微粒拥有非常优异的吸波性能,随着厚度的增加,复合微粒的吸收峰向低频处移动。在厚度为3.2 mm,频率为6.16 GHz时,出现了最大反射损耗-42.9 d B,反射损耗大于-10 d B的频段为1.42 GHz(5.40~6.82 GHz)。     

多孔软硬磁Ni0.5Zn0.5Fe2O4/SrFe12O19复合纤维制备及吸波性能

通过静电纺丝技术制备了多孔软硬磁Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4/SrFe_(12)O_(19)复合纤维,利用综合热重分析仪(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和矢量网络分析仪(VNA)等对复合纤维的晶体结构、微观形貌和电磁性能进行了表征,研究了不同软硬磁质量比对纤维结构和性能的影响。结果表明:900℃下制备的复合纤维具有立体多孔结构,软硬磁质量比为1∶3时,复合纤维的比表面积达到55 m~2·g~(-1)。吸波性能测试结果显示,当吸波剂涂层厚度为3.5 mm时,复合纤维在10.6 GHz处反射损失(RL)值达到-31.9 dB,在2~18 GHz频率范围内,RL值小于-10 dB的吸收带宽达到10.5 GHz,覆盖了整个X波段(8.2~12.4 GHz)和Ku波段(12.4~18 GHz),显示出优异的宽波段吸收性能。     

Fe_3O_4@聚吡咯@聚苯胺核壳结构的制备及吸波性能

用聚吡咯(PPy)对溶剂热法制备的Fe_3O_4纳米颗粒进行表面修饰,再用聚苯胺(PANI)调控Fe_3O_4@PPy复合材料的电磁组成,制备出具有核壳结构的Fe_3O_4@PPy@PANI复合吸波材料.当PPy对Fe_3O_4纳米颗粒修饰后,PANI极易包覆在纳米颗粒表面.电磁性能分析结果表明,当苯胺(An)与Fe_3O_4@PPy质量比为1/4时,最小反射损耗值(RLmin)达到-39.2 d B;当An与Fe_3O_4@PPy的质量比为1/2时,反射损耗小于-10d B的频宽达到4.6 GHz.电磁成分比例对复合材料的吸波性能有较大的影响,随着聚苯胺含量的增加,电磁吸收呈现先增加后减小的趋势.     

PANI-Fe_3O_4复合材料的制备及其电磁参数匹配特性的数值模拟

以电损耗型吸波剂为研究基础,根据传输线理论模拟获得给定条件下的理想电磁参数区域,考察厚度(d)、频率(f)、反射率(R)等因素对理想电磁参数区域的影响。将模拟结果与导电聚苯胺(PANI)的测试结果进行对比,给出吸波剂改性方向并预测不同频段下的吸波性能。结果显示,在中空结构PANI表面负载Fe_3O_4后,复合材料的介电损耗降低,磁损耗增加,介电损耗角正切(tanδ_ε)和磁损耗角正切(tanδ_μ)相接近,电磁匹配特性得到改善,上述实验结论与模拟结果相吻合。     

Fe_3O_4空心球/石墨烯复合吸波材料的制备及其性能

利用化学法制备氧化石墨烯(GO)与石墨烯(RGO),然后以水热法制备Fe3O4空心球/RGO复合吸波材料。XRD测试结果表明成功合成了具有立方结构的Fe3O4;SEM,TEM分析结果表明复合材料结构分布均匀,粒径约为100 nm。测试了材料在2~18 GHz波段的电磁参数,模拟计算了材料的反射率,结果显示复合材料的吸波性能比RGO有明显提升。当匹配厚度为7 mm时,复合材料具有两个吸收峰:在5.5 GHz处吸收峰为–9.5 d B,在16.5GHz处出现最大吸收峰–36 d B。     

Fe-Ni/C复合纳米纤维的原位制备与微波吸收性能

采用静电纺丝技术结合稳定化和碳化处理原位制备了Fe-Ni/C复合纳米纤维, 其平均直径约为215 nm, 所生成的Fe-Ni合金纳米颗粒较均匀地分布在碳基纳米纤维的内部和表面, 且被石墨化碳层所包覆. 以Fe-Ni/C复合纳米纤维为吸收剂、 硅橡胶为基质制备成吸波涂层, 研究了碳化温度对电磁特性和微波吸收性能的影响. 结果表明, 涂层厚度为1.2~2.0 mm、 Fe-Ni/C复合纳米纤维质量分数为5%的吸波涂层表现出优良的微波吸收性能, 在7.4~18 GHz频率范围内的反射损耗均低于-20 dB; 随着复合纳米纤维的碳化温度由800 ℃升高到1200 ℃, 由于阻抗匹配特性的改善, 吸波涂层的微波吸收能力逐步加强, 其最小反射损耗由-22.6 dB降低到-63.0 dB.     

多孔软硬磁Ni0.5Zn0.5Fe2O4/SrFe12O19复合纤维制备及吸波性能

通过静电纺丝技术制备了多孔软硬磁Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄/SrFe₁₂O₁₉复合纤维,利用综合热重分析仪（TG-DSC）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线能谱仪（EDS）和矢量网络分析仪（VNA）等对复合纤维的晶体结构、微观形貌和电磁性能进行了表征,研究了不同软硬磁质量比对纤维结构和性能的影响。结果表明：900℃下制备的复合纤维具有立体多孔结构,软硬磁质量比为1∶3时,复合纤维的比表面积达到55 m²·g^-1。吸波性能测试结果显示,当吸波剂涂层厚度为3.5 mm时,复合纤维在10.6 GHz处反射损失（R_L）值达到-31.9 dB,在2~18 GHz频率范围内,R_L值小于-10 dB的吸收带宽达到10.5 GHz,覆盖了整个X波段（8.2~12.4 GHz）和Ku波段（12.4~18 GHz）,显示出优异的宽波段吸收性能。     

铁酸镍/碳复合中空多壳层结构的制备及吸波性能

采用次序模板法合成了单、双壳层的中空铁酸镍(NiFe₂O₄)材料,通过改变前驱体溶液组成及煅烧条件等因素实现了对产物形貌的调控.在中空NiFe₂O₄颗粒表面原位包覆聚多巴胺,再经过碳化处理,制备了具有中空多壳层结构(HoMS)的NiFe₂O₄/C复合吸波材料;考察了其电磁参数,计算了其吸波性能,分析了不同复合结构对性能的影响.结果表明,中空多壳层结构能够显著降低材料的密度,而碳薄层不仅能够改善其阻抗匹配性,而且提升了材料的反射损耗性能.其中,双壳层NiFe₂O₄/C复合物的吸波性能最佳,当样品厚度为3.5 mm时,材料在8.44 GHz处反射损失最小,为-32.35 dB;当样品厚度为2.0 mm时,材料在14.01～17.69 GHz范围内反射损耗小于-10 d B,有效吸收频宽为3.68 GHz.这些优异性能主要源于独特的中空多壳层结构增加了电磁波多次反射/散射的概率,提供了更多的界面极化,实现了电磁波的快速...     

多孔羰基铁/SiO2/聚吡咯核壳结构复合材料的制备及电磁特性

首先对羰基铁进行点腐蚀得到多孔羰基铁,然后采用St?ber法和原位聚合法将SiO_2和导电高分子聚吡咯包覆在多孔羰基铁表面,制备多孔羰基铁/SiO_2/聚吡咯电磁复合吸波材料。采用XRD、SEM、TEM、FT-IR对样品结构、微观形貌进行了表征,在网络分析仪中采用同轴法测试样品电磁参数,并根据传输线理论研究了2~18 GHz微波频段内吡咯含量及涂层厚度对样品吸波性能的影响。实验结果表明:制备的多孔羰基铁/SiO_2/聚吡咯复合电磁吸波材料具有核壳结构;随着吡咯加入量的增加,吸波材料吸收峰逐渐向低频方向移动;当涂层厚度为3.5 mm、吡咯加入量为6%(w/w)时,在9.44~17.56 GHz范围内反射率均低于-10 d B,频带宽度为8.12 GHz,损耗反射率达到-23 d B。良好的吸波性能归因于复合物有效的阻抗匹配特性及多重界面极化效应,多孔羰基铁/SiO_2/聚吡咯是一种轻质、宽频、强吸收的吸波材料。     

多孔羰基铁/CoFe2O4/聚苯胺复合材料的制备及吸波机理

通过金属点蚀技术制备了表面多孔形貌的羰基铁粉（PCIP）,并采用共沉淀及原位聚合方法,将CoFe₂O₄与聚苯胺（PANI）负载于多孔羰基铁表面,得到具有电磁吸收性能的PCIP/CoFe₂O₄/PANI复合材料.通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、热重分析仪（TGA）及矢量网络分析仪（VNA）等对复合材料的形貌、成分和吸波性能进行了研究.结果表明,CoFe₂O₄/PANI团聚于PCIP表面,显著提升了复合材料电损耗能力,促进了低频电磁波的1/4波长干涉相消.当苯胺添加量为0.5 mL,复合材料在频率为5.7 GHz时,反射损耗达到-22.9 dB,低频吸波性能得到大幅提升.利用1/4波长干涉相消理论及电磁波界面反射模型对复合材料低频吸波性能提升的内在原因进行了分析.     

3D printed honeycomb bilayer structures based on polylactic acid as lightweight microwave absorbing materials

3D printed honeycomb structures constituted by neat polylactic acid (PLA) and conductive PLA (PLAc) with different cell sizes and thicknesses were manufactured through 3D printing technology based on material extrusion (MEX). These structures were arranged into bi-layer honeycomb structures (BHS) for evaluation of the microwave absorbing properties at the X-band (8.2–12.4 GHz) and Ku-band (12.4–18 GHz) frequency ranges. The effects of cell size, sample thickness, layer thickness ratio and the nature of the top layer on the electromagnetic attenuation performance of BHS samples were investigated in terms of reflection loss (RL). The components geometric characteristics and the arrangement of the layers exerted great influence on the RL values and effective absorption bandwidth (EAB). Overall the bilayer structures with 5 mm total thickness presented the best EM response in terms of EAB and minimum RL, where the component with the larger cell size (7.7 mm), PLAc (1 mm) as the top layer and PLA (4 mm) as the bottom layer exhibited the best results with RL values of −41 dB and EAB of 9.5 GHz. The BHS system with 7.7 mm cell size was more efficient in Ku band frequency range, whereas that with 3.5 mm cell size gave better response in the X-band frequency range. Therefore, RL values and EAB can be adjustable by modifying the building strategy of the printed parts, such as thickness of the sample, cell size and thickness distribution of the conductive and non-conductive layers. The findings in this work show the importance of the building strategy to fabricate components with controllable BHS and improved properties for microwave absorption application.     

聚苯胺/Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4纳米复合材料的制备及电磁性能

采用高分子凝胶法制备尖晶石型Co0.5Zn0.5Fe2O4,原位聚合法制备纯聚苯胺和聚苯胺/Co0.5Zn0.5-Fe2O4纳米复合材料.使用傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对复合材料进行了表征.FTIR和XRD的结果表明样品为纯聚苯胺和聚苯胺/Co0.5Zn0.5-Fe2O4.UV-Vis光谱表明聚苯胺/Co0.5Zn0.5Fe2O4苯环上的π-π*和n-π*分别红移了23nm和5nm.TEM照片可知,聚苯胺和聚苯胺/Co0.5Zn0.5Fe2O4粒子的平均粒径分别约为50nm和70nm.在8.2～12.4GHz测试频率范围内,聚苯胺/Co0.5Zn0.5Fe2O4的ε″数值在9.2～12.3之间,u″数值在0.15～0.16之间;聚苯胺/Co0.5-Zn0.5Fe2O4介电损耗低于纯聚苯胺,而磁损耗高于纯聚苯胺.     

碳纤维表面羰基铁的原位生长及吸波性能

以Fe(CO)5为前驱体,通过金属有机化学气相沉积(MOCVD),在碳纤维(CF)表面构筑厚度为纳米级的羰基铁(CI)壳层,通过改变沉积温度,调控核壳粉体的形貌结构和吸波性能。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪对粉末的结构及电磁性能进行表征并对其吸波性能进行研究。结果表明:随着沉积温度升高(210~240℃),沉积到CF表面的羰基铁颗粒互相“吞并-融合”,此时CF-CI形成了完整的薄膜包覆型核壳结构;沉积温度太高时(270℃)会造成CF表面羰基铁壳层形貌的恶化。通过调节沉积温度,在纳米尺度上可以有效调控CI壳层的形貌,从而调节CF-CI核壳粒子的电磁性能。以核壳形貌及吸波性能为考察指标,最终确定最佳的沉积温度为240℃。以沉积温度为240℃时所获样品的电磁参数,模拟计算出涂层厚度为0.9 mm时,小于-10 dB的吸波带宽最大为4.6 GHz(13.4~18 GHz);涂层厚度为2.0 mm时,反射率达到最小值为-21.5 dB;厚度为0.9~3.9 mm时,在2~18 GHz均能实现吸波强度低于-10 dB。     

聚苯胺/聚丙烯酰胺/镍锌铜铁氧体复合物的制备及电磁性能

采用溶液聚合法制备了聚苯胺/聚丙烯酰胺/镍锌铜铁氧体(PANI/PAM/Zn0.4Ni0.5Cu0.1Fe2O4)三元复合物. 利用X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜和振动样品磁强计分别表征了样品的结构、形貌和磁性能, 用阻抗/材料分析仪测定了复合物在1 MHz～1 GHz的频率范围内的磁损耗和介电损耗, 并研究了聚苯胺和引发剂的相对含量对复合物的磁损耗和介电损耗的影响. 结果表明复合物中磁性粒子和聚合物之间具有一定的相互作用, 复合物在1 MHz～1 GHz的频率范围内具有较大电磁损耗能力.     

Synthesis of composite of ZnO spheres with polyaniline and their microwave absorption properties

Three-dimensional (3D) ZnO microspheres with the composite of polyaniline (PANI) have been successfully synthesized by one-pot solvothermal and in-suit polymerization method. The obtained microspheres were uniform having the diameter of 4 μm–7 μm. These microspheres, inside cushion of PANI polymer, exhibit excellent microwave absorption properties. Composite of ZnO microspheres with PANI increased the complex permeability and enhanced the dielectric loss. Thus, the microwave absorption properties of the composite have been intensified. Despite the fact that the composite of ZnO with PANI herein dissipate the microwaves by dielectric loss, their performance is admirable compared to most of PANI-based composites reported. The morphological, structural and spectral properties have been investigated using scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and the Fourier transform infrared (FT-IR). It is found that the maximum reflection loss value of [email protected] reaches ?41 dB at 14 GHz with a thickness of 3.5 mm that is superior to the previously reported composite of PANI with other materials.     

Fe/nanoporous carbon hybrid derived from metal–organic framework for highly effective microwave absorption

A novel Fe/nanoporous carbon (Fe/NPC) composite was synthesized via Fe₃O₄ nanoparticles coating in metal–organic framework. The pyrolysis conditions are carefully optimized, and the effects of pyrolysis temperature on electromagnetic parameters have been systematically analyzed. Among these candidates, the Fe/NPC composite pyrolyzed at 800 °C (Fe/NPC‐800) shows the eminent microwave absorption due to interface polarization and well matched characteristic impedance. The results indicate that the effective reflection loss absorption bandwidth of Fe/NPC‐800 reaches 5.6 GHz (12.4–18 GHz) with a thickness of 1.8 mm. It provides an exciting clue for the fabrication of lightweight and highly effective microwave absorbers in the future.