基于Li0.35Zn0.3Fe2.35O4和碳纳米纤维双层吸波体的结构设计与吸收性能研究

通过静电纺丝技术和热处理制备了Li_0.35Zn_0.3Fe_2.35O₄纳米纤维和碳纳米纤维,并将它们各自均匀分散在硅橡胶基质中,测量了相应复合体在2~18GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,并根据传输线理论评估了由它们所构成的单层和双层结构吸波体的微波吸收特性。结果显示由于Li_0.35Zn_0.3Fe_2.35O₄纳米纤维与碳纳米纤维的电磁特性的有机结合,双层吸波体的微波吸收性能明显优于同厚度的单层吸波体。当以厚为1.8mm的Li_0.35Zn_0.3Fe_2.35O₄纳米纤维/硅橡胶复合体为吸收层和厚为0.2mm的碳纳米纤维/硅橡胶复合体为匹配层时,双层吸波体的反射率在13.9GHz达到一个最小值-47.8dB,反射率低于-10dB的吸收带宽为8.8GHz,频率范围为9.2~18GHz,反射率小于-20dB的频率范围为11.5~18GHz,带宽为6.5GHz,覆盖整个Ku波段。优化设计的双层吸波体有望作为一种轻质高效的Ku波段微波吸收材料。     

Fe-Co-Ni合金纳米粒子镶嵌的碳纳米纤维的简单制备及其吸波性能

通过在氩气中碳化含有乙酰丙酮金属盐的电纺聚丙烯腈纳米纤维合成了镶嵌（Fe_1-xCo_x）_0.8Ni_0.2（x=0.25,0.50,0.75）合金纳米粒子的碳纳米纤维,用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、振动样品磁强计（VSM）和矢量网络分析仪（VNA）等对其物相、形貌、微观结构、静磁及电磁特性进行表征和分析,并根据传输线理论模拟计算了2~18 GHz频率范围内的微波吸收性能。结果表明：所制备的复合纳米纤维具有典型的铁磁特征,由无定形碳、石墨和面心立方结构Fe-Co-Ni合金三相组成,原位形成的合金纳米粒子沿纤维轴向均匀分布,且被有序石墨层所包覆。磁损耗和介电损耗间的协同作用及特殊的核/壳微观结构使仅含5%（w/w）的（Fe_1-xCo_x）_0.8Ni_0.2/C复合纳米纤维的硅胶基吸波涂层表现出优异的微波吸收性能。当涂层厚度为1.1~5.0 mm时,x=0.25、0.50和0.75的样品最小反射损耗分别达到-78.5、-80.2和-63.4 dB,反射损耗在-20 dB以下的吸收带宽分别为14.9、14.8和14.5 GHz,几乎覆盖整个S波段至Ku波段。通过调节合金的组成可对材料的电磁特性及微波吸收性能进行一定程度的控制。     

Fe-Co-Ni合金纳米粒子镶嵌的碳纳米纤维的简单制备及其吸波性能

通过在氩气中碳化含有乙酰丙酮金属盐的电纺聚丙烯腈纳米纤维合成了镶嵌(Fe1-xCox)0.8Ni0.2(x=0.25,0.50,0.75)合金纳米粒子的碳纳米纤维,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VNA)等对其物相、形貌、微观结构、静磁及电磁特性进行表征和分析,并根据传输线理论模拟计算了2~18 GHz频率范围内的微波吸收性能。结果表明:所制备的复合纳米纤维具有典型的铁磁特征,由无定形碳、石墨和面心立方结构Fe-Co-Ni合金三相组成,原位形成的合金纳米粒子沿纤维轴向均匀分布,且被有序石墨层所包覆。磁损耗和介电损耗间的协同作用及特殊的核/壳微观结构使仅含5%(w/w)的(Fe1-xCox)0.8Ni0.2/C复合纳米纤维的硅胶基吸波涂层表现出优异的微波吸收性能。当涂层厚度为1.1~5.0 mm时,x=0.25、0.50和0.75的样品最小反射损耗分别达到-78.5、-80.2和-63.4 d B,反射损耗在-20 d B以下的吸收带宽分别为14.9、14.8和14.5 GHz,几乎覆盖整个S波段至Ku波段。通过调节合金的组成可对材料的电磁特性及微波吸收性能进行一定程度的控制。     

NZFO-PZT磁电复合纳米纤维的制备及其吸波性能

采用静电纺丝法制备(1-x)Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄-(x)Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃(简称为(1-x)NZFO-(x)PZT, x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)磁电复合纳米纤维, 研究了PZT含量对复合纳米纤维结构、电磁特性及微波吸收性能的影响。所有样品均由尖晶石结构NZFO和钙钛矿结构PZT两相所组成。由于NZFO磁损耗与PZT介电损耗的协同效应及界面效应的加强, 适量PZT相的引入可改善复合纳米纤维吸波涂层的电磁阻抗匹配和衰减特性, 提高微波吸收性能。x=0.3和0.4的复合纳米纤维分别在低频和高频范围表现出最强的微波吸收能力。当涂层厚度为2.5~5.0 mm时, x=0.3样品的最小反射损耗在6.1 GHz处达-77.2 dB, 反射损耗小于-10 dB的有效吸收带宽为11.2 GHz(2.8~12.9和16.9~18 GHz);x=0.4样品的最小反射损耗位于18 GHz处为-37.6 dB, 有效吸收带宽达到12.5 GHz(3.3~12.5和14.7~18 GHz)。     

NZFO-PZT磁电复合纳米纤维的制备及其吸波性能

采用静电纺丝法制备(1-x)Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄-(x)Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃(简称为(1-x)NZFO-(x)PZT, x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)磁电复合纳米纤维, 研究了PZT含量对复合纳米纤维结构、电磁特性及微波吸收性能的影响。所有样品均由尖晶石结构NZFO和钙钛矿结构PZT两相所组成。由于NZFO磁损耗与PZT介电损耗的协同效应及界面效应的加强, 适量PZT相的引入可改善复合纳米纤维吸波涂层的电磁阻抗匹配和衰减特性, 提高微波吸收性能。x=0.3和0.4的复合纳米纤维分别在低频和高频范围表现出最强的微波吸收能力。当涂层厚度为2.5~5.0 mm时, x=0.3样品的最小反射损耗在6.1 GHz处达-77.2 dB, 反射损耗小于-10 dB的有效吸收带宽为11.2 GHz(2.8~12.9和16.9~18 GHz);x=0.4样品的最小反射损耗位于18 GHz处为-37.6 dB, 有效吸收带宽达到12.5 GHz(3.3~12.5和14.7~18 GHz)。     

微米聚苯胺/Fe_3O_4空心球的制备及吸波性能

采用界面聚合和Pickering乳液聚合相结合的方法,以甲苯为软模板,磁性Fe3O4纳米颗粒为稳定剂,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,盐酸(HCl)为掺杂剂,制备了掺杂态聚苯胺/Fe3O4(D-PANI/Fe3O4)空心球.作为比较,在不掺杂盐酸的条件下,制备了本征态聚苯胺/Fe3O4(PANI/Fe3O4)空心球.用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪、热重分析(TG)仪、振动样品磁强(VSM)计及恒压四探针测试仪对复合材料的形貌、结构、组成和电磁性能进行了表征.结果表明,D-PANI/Fe3O4空心球的直径约为2.8μm,电导率和饱和磁化强度(Ms)分别为2.75×10-2S/cm和54.26 A·m2/kg.用矢量网络分析(VNA)仪对D-PANI/Fe3O4空心球和PANI/Fe3O4空心球吸波性能进行分析,结果表明,D-PANI/Fe3O4空心球在12.64 GHz处的最小反射率为-43.3 d B,对应的匹配厚度为2 mm,其吸波性能明显优于PANI/Fe3O4空心球.     

镍/碳纳米纤维复合物的制备及其吸波性能

以乙二胺为碳源,自制的镍纤维为催化剂,利用原位复合的方法制备得到一系列不同比例的镍/碳纤维复合物,并研究了其吸波性能.由于镍纤维和碳纤维均具有一定的电磁波耗散能力,因此得到的产物无需任何处理,可以直接作为吸波材料使用.结果表明,通过改变镍纤维的加入量,可以改变产物的镍碳比,进而实现对复合材料吸波性能的调控.在合适比例条件下制备得到的纤维复合物具有较好的吸波性能,当纤维复合物含量为25%时,其反射率的最小值可达-14.3dB.该材料在轻质吸波材料领域具有很好的应用价值.     

聚(苯胺-吡咯)共聚物/Fe3O4网状纳米纤维复合物的制备及吸波性能

在十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）存在下,将苯胺（An）与吡咯（Py）两种单体在Fe3O4磁流体中原位化学氧化共聚制备了PAn-co-PPy/Fe3O4网状纳米纤维复合材料。通过改变CTAB的浓度、An/Py单体的配比及Fe3O4磁流体的用量获得了形态和电磁性能可调控的纳米纤维复合物。采用SEM、TEM、XRD、TG、电导和磁性能测试对复合物进行了表征,通过矢量网络分析仪获得了试样在2-18 GHz范围的复介电常数和复磁导率,经计算获取相应的微波反射损耗曲线。结果表明共聚复合物具有比单一的聚合物、共聚物、PAn/Fe3O4及PPy/Fe3O4更优越的微波吸收性能,样品（含Fe3O412.4 wt%）在9.0 GHz处具有最大的反射损耗为 -36.5 dB,损耗超过 -10 dB的频带宽度达4.7 GHz。     

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.     

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。     

添加Al2O3对Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维结构和磁性能的影响

采用静电纺丝技术制备了添加0～20wt%Al2O3的Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维。通过XRD、FESEM、TEM和VSM对样品的物相结构、形貌和磁性能进行了表征。结果表明,所合成的复合纳米纤维的直径都分布在40～150 nm之间,添加到纤维中的Al2O3主要以非晶态形式分布于铁氧体晶粒边界;随着Al2O3添加量的增加,可观察到γ-Fe2O3相逐渐析出,Ni-Zn铁氧体的晶格常数单调减小,说明有一些Al2O3进入到尖晶石晶格中取代了B位的Fe3+离子,Ni-Zn铁氧体的平均晶粒尺寸先增大后减小,在Al2O3添加量为8wt%时达到最大值39.2 nm;比饱和磁化强度和矫顽力随Al2O3添加量的增加呈现出相同的变化规律,先减小后增大,当Al2O3添加量超过5wt%时又开始变小。     

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。     

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。     

NiFe2O4/T-ZnOw复合材料的制备及电磁波吸收性能

采用铁氧体化学镀在四角氧化锌晶须(T-ZnOw)表面包覆NiFe2O4镀层,制备了NiFe2O4/T-ZnOw复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪对镀覆前后T-ZnOw的结构、形貌等进行了表征。利用矢量网络分析仪研究了NiFe2O4/T-ZnOw复合材料的电磁波吸收性能。结果表明,化学镀覆后,在T-ZnOw表面包覆了尖晶石型NiFe2O4镀层,生成了NiFe2O4/T-ZnOw复合材料,该材料为磁损耗型材料。化学镀覆过程中T-ZnOw的装载量会影响复合材料的介电常数和磁导率,当T-ZnOw装载量为0.2g时,所制备的复合材料具有最大的介电常数、磁导率、介电损耗和磁损耗,当吸收层厚度达到3 mm时,反射率在14 GHz处达到-11 dB。     

镍锌纳米晶铁氧体的络合溶胶-凝胶法合成及表征

利用乙酰丙酮(AcAcH)络合溶胶-凝胶法合成了Ni0.5Zn0.5Fe2O4(NZFO)尖晶石型软磁铁氧体。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术研究了Fe、Zn、Ni 3种溶胶中AcAcH与Fe3+、Zn2+、Ni2+的结合形式,通过比较Fe、Zn、Ni溶胶与未添加AcAcH的Fe、Zn、Ni甲醇溶液的红外光谱发现,分别在1 532 cm-1、1 520 cm-1和1 520 cm-1处多了一个吸收峰,说明AcAcH都能与3种离子发生螯合反应。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、物性测量系统(PPMS)分别表征NZFO铁氧体的相组成、微结构以及磁性能。XRD测试结果表明,NZFO铁氧体为单一尖晶石相结构;HRTEM透射结果表明,NZFO为片状,大小均匀,尺寸45 nm左右;PPMS研究结果表明,NZFO铁氧体的饱和磁化强度(Ms)和矫顽力(Hc)分别为36 emu.g-1和167 Oe。