碳纳米管/钴铁氧体复合材料的吸波性能及其优化

采用柠檬酸络合物形成的溶胶凝胶制备了钴铁氧体(CoFe2O4),并将所得铁氧体与碳纳米管混合均匀,得到不同碳纳米管质量分数的复合吸波材料.利用微波矢量网络分析仪测量的电磁参数,研究了不同碳纳米管质量分数的复合材料的吸波性能及其优化.结果表明,碳纳米管含量对涂层的吸波性能影响相当明显,当碳纳米管的质量分数为20;时,厚度仅为1mm的涂层,最大峰值就能达到-19.2 dB,小于-10 dB的有效带宽达3.1 GHz;基于.微波介电损耗机理,研究了2～ 18 GHz范围内,涂层的电损耗功率密度,发现在厚度较薄的涂层中,碳纳米管质量分数为20;时,涂层的吸波性能最佳.     

W型六角晶系铁氧体和钛酸钡共混制备吸波材料

为拓宽材料在微波频段下的吸波频带,制备了W型六角晶系铁氧体和BaTiO3粉体,通过XRD、SEM对产物的晶体结构和微观形貌进行分析;采用矢量网络分析仪测试了W型六角晶系铁氧体、BaTiO3及其复合物在2～ 14GHz的电磁参数,在2.8mm下计算分析材料的吸波性能并对吸波原理进行分析.结果表明:W型六角晶系铁氧体在8～11 GHz频段内有较好的吸波性能(最小反射率为- 48 dB);BaTiO3比例为25;的W型六角晶系铁氧体/BaTiO3复合物在保持较好的吸收性能(最小反射率为-31 dB)的同时,具有较宽的吸波频宽(小于-10 dB),为7GHz(7 ～14 GHz).     

阵列式碳纳米管雷达波吸收性能研究

研究了阵列式碳纳米管的雷达波吸收性能.采用化学气相沉积(CVD)工艺制备阵列式碳纳米管薄膜,并采用SEM 和TEM 对其进行观测.观测显示:阵列式碳纳米管薄膜中碳纳米管排列规则,有很好的定向性,直径30～50 nm.阵列式碳纳米管薄膜平铺在铝板上并用环氧树脂固定制成试样,采用反射率扫频测量系统HP8757E矢量网络分析仪检测阵列式碳纳米管吸波性能.结果表明:阵列式碳纳米管在2～18 GHz频段的较高频段表现出良好的吸波性能.吸波性能随薄膜厚度不同而改变.阵列式碳纳米管薄膜厚度为0.2 mm 时,雷达波吸收性能最佳,峰值R为-15.87 dB,波峰出现在17.83 GHz,带宽分别为4.25 GHz(R<-10 dB)和6.40 GHz(R<-5 dB).     

碳纳米管吸波性能研究

碳纳米管和环氧树脂混合制成复合吸波涂料,浇铸在铝板上制成吸波涂层.用TEM检测碳纳米管,反射率扫频测量系统HP8757E标量网络分析仪检测吸波性能.碳纳米管和环氧树脂比例为1:100时,7mm厚吸波层试样在11GHz和17.83 GHz出现双吸波峰,最大吸波峰出现在17.83 GHz,峰值R为-9.04dB,带宽约1GHz(R＜-8dB).吸波涂层厚度不变,碳纳米管和环氧树脂比例调整为8:100时,双吸波峰出现在10.08GHz和16.80GHz,带宽分别达到2.87GHz和2.56GHz,总带宽5.43GHz(R＜-8dB).当R＜-5dB,带宽达到11.20GHz.最大吸波峰出现在10.08GHz,峰值加大到R为-21.08dB.     

Co-Zn掺杂的W型钡铁氧体空心陶瓷微珠吸波材料的制备与性能研究

首先以Fe+ Fe2O3+ ZnO+Co+BaCO3为反应体系,KClO4为营养剂制备团聚粉.用自反应淬熄法并结合热处理工艺制备了Co-Zn掺杂的W型钡铁氧体空心陶瓷微珠.接着通过SEM、EDS、XRD等手段,表征了空心陶瓷微珠的形貌、成分和结构.最后通过网络矢量分析仪测试电磁参数并分析其吸波性能.实验结果表明:自反应淬熄法及1300℃热处理后得到的产物基本为单一的六角片状Ba(Zn0.7Co0.3)2Fe16O27空心陶瓷微珠.空心陶瓷微珠在3～5 GHz和9～12 GHz表现出明显的磁损耗峰,当样品的厚度为3 mm时,在10.6 GHz处吸收峰值最低为-14dB,小于-10 dB的有效吸收带宽为2 GHz,Co-Zn掺杂的W型钡铁氧体空心陶瓷微珠在实现轻质化的同时具有良好的微波吸收性能与应用前景.     

纳米洋葱碳的制备及其微波吸收特性研究

采用化学气相沉积法(CVD)制备了一种可应用于微波吸收材料的纳米洋葱碳(CNOs),通过酸洗-煅烧-磁选对其进行纯化处理.研究了样品形貌、物相组成、磁性能及其微波吸收特性.带有Fe-Ni核心的CNOs呈现出高度石墨化的碳层包覆金属核心的核壳结构,金属核心的存在提高了材料的复磁导率和阻抗匹配程度.模拟结果表明,微波吸收峰随着匹配厚度的增加逐渐向低频移动;当厚度为5.81 mm,频率为4.08 GHz处的最小反射损耗(RL)达到了-52.5 dB,且厚度在2 mm时,有效吸收带宽(RL<-10 dB)达到了3.36 GHz(11.92～15.28 GHz).这种优异的微波吸收特性表明CNOs有望在轻质高效吸波材料领域得到广泛应用.     

空心复相陶瓷微珠的自反应淬熄法制备及其吸波性能

以Al-TiO2-Fe-Fe203-MnO2-蔗糖为反应体系,在O2气氛下,采用自反应淬熄技术制备了磁性尖晶石空心复相陶瓷微珠吸波新材料,采用SEM、XRD和EDS表征了淬熄产物的外观、中空结构与物相.试验结果表明,体系具备良好的成球率,淬熄产物为空心结构,粒径分布均匀,保持在30 ～ 60μm之间,物相组成主要为Fe3O4、Mn2AlO4、Mn3O4(Fe2.5Ti0.5)O4和Al2O3纳米复相结构;吸波测试表明,空心复相陶瓷微珠的最低反射率达到-17.6 dB,小于-10 dB的频段为-11～-13.9 GHz,具备了良好的吸波潜力.兼具良好磁性与电性能的纳米复相结构与特殊的空心结构是空心复相陶瓷微珠具备良好吸波潜力的根本原因.     

Ni-Co/W型钡铁氧体双层空心微珠的制备及电磁性能的研究

用超声波化学镀工艺在W型钡铁氧体空心微珠表面沉积Ni-Co合金,制备了一种新型轻质吸波材料Ni-Co/W型钡铁氧体双层空心微珠(Ni-Co/W-Ba).运用扫描电镜、能谱分析和网络矢量分析仪研究了不同Ni2+/Co2+比对Ni-Co/W-Ba空心微珠的表面形貌、组成成分、沉积速率及电磁性能的影响.结果表明:Ni-Co合金颗粒首先在W-Ba空心微珠六角片状晶的间隙和沟壑中沉积,当填充完后开始在基体表面沉积直至完全包覆;化学镀液中Ni2+/Co2+比的不同导致Ni-Co合金沉积速度不同,其中Ni2+/Co2+比为4/0时沉积速度最快;完全包覆后的Ni-Co/W-Ba双层空心微珠的电磁吸波性能明显增强,小于-10 dB的有效吸波带宽由未镀Ni-Co合金前的不足l GHz拓宽至镀后的9.4 GHz.     

晶化时间对M型钡铁氧体吸波性能影响

以Fe(NO3)3·9H2O、Ba(NO3)2、NaOH为原材料,添加表面活性剂聚乙二醇,采用水热法成功合成M型钡铁氧体.采用X-射线衍射仪、扫描电镜和矢量网络分析仪对样品进行表征分析,研究了水热法中晶化时间对样品的粒度、形貌以及吸波性能的影响.试验结果表明:在Fe/Ba摩尔比为8、晶化时间8h制备的纯相M型BaFe12O19,样品结晶完整,形貌为六角片状,平均尺寸在1 ～2 μm.在1～18 GHz频段宽内,损耗因子在13.24 GHz处达最大值为0.33,吸波反射率为-10.35 dB,吸波性能最好,提高了钡铁氧体在Ku波段范围内的吸波性能.     

不同粒径钡铁氧体空心微珠的自反应淬熄法制备及其吸波性能

以Al+ Fe2O3+ BaO2+蔗糖+环氧树脂为反应体系,运用将自蔓延高温合成技术、火焰喷涂技术与及快速冷却凝固技术相结合的自反应淬熄法,通过加入聚乙二醇发泡剂、不加发泡剂和加入NaNO3发泡剂三种方式,分别制备出粗径、中径和细径三种不同粒径的钡铁氧体空心微珠,研究了三种粒径空心微珠的形成机理和吸波性能.结果表明,发泡剂发气量的多少和熔滴的粘度共同决定了空心微珠粒径的大小.介电常数的实部ε′和复磁导率的实部μ′在0.5 ～7 GHz间依次表现为中径＞细径＞粗径;介电常数的虚部ε″和复磁导率的虚部μ″在0.5～11.5 GHz间依次表现为中径＞细径＞粗径.中径空心微珠最低反射率为-17.5 dB,低于-10 dB的吸收频带为11～14GHz,吸波性能优于粗径和细径空心微珠.将粗径和细径空心微珠按质量比1∶1复合后,由于吸波单元的非连续化,空心微珠的吸波性能明显增强.     

Al2O3/TiB2/AlN/TiN复合陶瓷材料的力学性能及显微结构

将金属Al、Al3Ti和TiB2以AlTiB中间合金的形式引入Al2O3基体材料中,采用热压原位反应生成法制备了Al2O3/TiB2/AlN/TiN复合陶瓷材料.复合材料在烧结过程处于过渡液相烧结,并有新相AlN和TiN生成;对热压烧结后材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度进行了测试和分析;分析了复合材料力学性能随AlTiB体积百分含量的变化规律;探讨了复合材料断面断裂方式的变化对其力学性能的影响;并对AlTiB中间合金的细化特性进行了分析.     

具有尖晶石结构的LiFeTiO4材料的烧结与微波介电性能的研究

采用固相反应法制备了致密的LiFeTiO4陶瓷材料,并在此基础上系统地考察了其晶体结构、微结构等因素对其微波介电性能的影响.研究表明,当烧结温度合适时,能够制备出单相尖晶石结构的陶瓷,并且其烧结温度和保温时间对其物相组成和相应的微波介电性能具有明显的影响.通过实验确定了形成单相的LiFeTiO4陶瓷材料所需的临界的烧结温度和保温时间参数,并且证实了当只有烧结温度和保温时间合适时,方可得到具备良好微波介电性能的材料,即在1090 ℃烧结2 h后所制备的材料的微波介电性能为ε=16.54,Q×f=15490 GHz(8.334 GHz), τf =-60.33×10-6/ ℃.     

TiB2、CNT双相增韧碳化硼复合陶瓷及其性能研究

在1 500 ℃的真空条件下,通过液相渗硅法(liquid silicon infiltration, LSI)制备了碳化硼/二硼化钛-碳纳米管(B₄C-TiB₂-CNT)陶瓷复合材料,对其成分、形貌、性能和增韧机理进行了分析表征和研究。结果表明:复合材料的主要组成相为B₁₂(C, Si, B)₃、SiC和Si。二硼化钛和碳纳米管显著提高了液相渗硅烧结碳化硼陶瓷的力学性能,在TiB₂和CNT的添加量分别为10%和0.4%时,复合陶瓷的弯曲强度和断裂韧性达到了(390±18) MPa和(5.38±0.38) MPa·m^1/2,分别比B₄C陶瓷高了31%和53%。本文的研究从片状SiC颗粒和CNT的拔出、TiB₂的颗粒增韧以及裂纹的偏转等方面解释了B₄C-TiB₂-CNT复合材料的增韧机理。     

Nanocarbon/polyethylene composites with segregated conductive network for electromagnetic interference shielding

Abstract

Nanocarbon/polyethylene (PE) composites filled with up to 10 vol.% of single filler, graphite nanoplatelets (GNPs), carbon nanotubes (CNTs) and a mixture of fillers GNP/CNT were prepared. The segregated structure of nanocarbon network in these composites leads to the excellent electromagnetic shielding (EMI SE_T), and an absorption-dominated shielding mechanism in the investigated range 26-37.5?GHz. The substitution of GNP particles by CNTs promotes the lowering of the percolation threshold and enhances EMI SE_T compared with composites (CMs) filled only GNPs. So, the composite with 6 vol.% (GNP/CNT) exhibited an EMI SE_T of 45.0?dB at the shield thickness of 1?mm.     

GHz microwave properties of melt spun Fe-Si alloys

The structural and microwave properties of melt spun Fe_100−xSi_x (x = 10, 20, 30) nanocomposites were investigated. The phases varied with Si content in FeSi alloys. It is found that the Fe₃Si and FeSi phases could be obtained with Si content up to 20 at.%. The X-ray absorption fine structure (XAFS) spectra of Fe K-edges show that the local structures around Fe atoms in melt spun Fe-Si alloys become more disordered with increasing Si content when compared with that of α-Fe. The complex permittivity-frequency and permeability-frequency properties were determined in the microwave frequency regime of 2-18 GHz by vector network analysis. It is found that flake-like FeSi powder composite has the largest values of μ′ and μ″ at 2 GHz. The reflection loss shifts to the higher frequency with the Si content increasing for melt spun FeSi alloys. A minimum reflection loss of −16.5 dB is obtained at 13.9 GHz for composition Fe₇₀Si₃₀ with the thickness of 1.5 mm. However, for composition Fe₇₀Si₃₀, the minimum reflection loss shifts to lower frequency and larger value with the thickness increasing. The results suggest a new design for microwave absorbers based on electromagnetic wave-absorbing materials.     

耐高温、抗冲刷Si-B-O-N系陶瓷透波材料的研究

本研究选择Si3N4-BN-SiO2体系,通过气氛压力烧结工艺(Gas Pressure Sintering,GPS)研制了耐高温、抗冲刷Si-B-O-N系陶瓷透波材料.系统研究了BN和纳米SiO2含量对复合材料力学和介电性能的影响,分析了该材料的显微结构特点及增强机理.实验结果表明:通过控制材料组分和工艺参数的变化,制备的Si-B-O-N系陶瓷透波材料性能良好,弯曲强度:74.7～174.83 MPa;介电常数:3.5～4.2;介电损耗:0.5～4.5×10-3,可满足高性能导弹用陶瓷天线罩对透波材料的要求.     

钴铁氧体亚微米球吸波性能与成分的关系研究

用溶剂热方法制备CoxFe3-xO4 (0≤x≤1)亚微米球, 可看作不同比例Fe3O4和CoFe2O4的混合物.实验发现:当原料中钴铁原子比为1∶1、1∶2、1∶4和0时,反应得到的球分别为CoFe2O4、Co0.9Fe2.1O4、Co0.73Fe2.27O4和Fe3O4.Fe3O4与石蜡混合物(质量分数75wt;)厚度为5.5 mm时,反射率最低为-38 dB,对应频率为4 GHz;Co0.9Fe2.1O4与石蜡混合物在3~14 GHz频率范围内介电损耗大于磁损耗,计算出来的反射率分贝值(-41.1 dB,12.08 GHz,2 mm)低于相关报道.比较四种成分的钴铁氧体球可以看出:当x值不同时,由于成分Fe3O4和CoFe2O4的自然共振频率不同,引起磁性能随微波频率发生变化,而且由于二价铁离子被钴离子取代,结晶性也发生改变,进而改变了材料的介电和吸波性能.     

BiVO4/SiO2复合材料的制备及光学性能

以Bi(NO3)3 、NH4VO3 和Na2SiO3为原料,采用沉淀法制备了BiVO4/SiO2复合材料.利用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)及紫外-可见光吸收测试(UV-vis)对样品的晶相组成、微观结构和紫外-可见光吸收特性进行了表征.紫外-可见光吸收光谱分析表明:BiVO4/SiO2复合材料具有较宽的紫外-可见光吸收范围,计算其光学带隙为2.39 eV.光催化降价亚甲基蓝性能测试表明:BiVO4包覆SiO2能有效提高其催化性能.     

添加LCB玻璃的CSLST微波介质陶瓷低温烧结及其性能研究

采用传统电子陶瓷工艺制备了添加Li2CO3-CuO-B2O3(LCB)玻璃为烧结助剂的(Ca0.9375 Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)微波介质陶瓷,并对其烧结特性、晶相组成和介电性能进行了系统的研究.结果表明:通过液相烧结,LCB玻璃能有效降低CSLST烧结温度至900℃.XRD分析结果显示添加LCB玻璃后材料中均产生了杂相.性能分析结果发现随着LCB添加量的增大,陶瓷的体积密度、介电常数εr、品质因数与谐振频率乘积Q×f呈现先上升后下降的趋势,频率温度系数Tf则单调降低.添加质量分数为12.5;的LCB玻璃的CSLST陶瓷在900℃下保温5h可以完全烧结,并具有最佳的微波介电性能:εr=77.7,Q×f=1845 GHz,Tf=21.35 × 10-6/℃.