三层石墨烯吸波体熔融沉积成形及层间材料分布对吸波性能的影响

利用熔融沉积成形技术快速制备了石墨烯/聚乳酸和石墨烯/四氧化三铁/聚乳酸两类复合吸波材料和三层石墨烯吸波体,测试了复合材料的电磁参数,计算了反射率;利用CST仿真与实验研究了吸波剂层间分布及孔洞结构对三层石墨烯吸波体吸波性能的影响。结果表明:对复合材料而言,双组元吸波剂的吸波性能更佳,但难以与石墨烯单组元吸波剂形成良好的阻抗匹配;对三层石墨烯吸波体而言,石墨烯呈均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为5%、7%、9%(均为质量分数,下同)),可获得最佳的吸波效果;周期性孔洞结构的存在,一方面增加了反射界面数量,产生更多的边缘散射效应与多重共振耦合,另一方面通过改善阻抗匹配使石墨烯呈非均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为7%、7%、9%)时实现Ku波段(12~18 GHz)全覆盖有效吸收(反射率小于-10 dB),为微波频段高效吸收提供了参考。

不同增强粒子对PLA/TPU复合线材力学性能的影响

聚乳酸(PLA)因具有优异的生物相容性而备受关注,但其制品脆性大、韧性不佳,应用范围受限.本文分别以还原氧化石墨烯(rGO)、纳米SiO_(2)和rGO-SiO_(2)作为增强粒子制备了rGO/TPU/PLA、SiO_(2)/TPU/PLA、rGO-SiO_(2)/TPU/PLA等3种复合线材,研究FDM成型件力学性能变化规律,探究不同粒子的增强增韧机理.研究结果表明:当rGO的加入质量分数控制在3%以下时,拉伸强度会有所增加,当超过3%时,因石墨烯局部团聚导致其韧性明显下降;纳米SiO_(2)的加入改善了PLA与TPU界面结合性,使得韧性大幅度增加,而拉伸强度略有增加;与单一增强粒子相比,SiO_(2)和rGO结合在一起改善了其在基体中的分散效果,rGO-SiO_(2)杂化粒子的增强增韧效果更佳,FDM成型件的抗拉强度、韧性均得到了明显提升.

RGO/Fe_(3)O_(4)/PLA复合吸波剂组合及分布方式对角锥吸波性能的影响

在获得石墨烯(RGO)/聚乳酸(PLA)、RGO/四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))/PLA多种复合吸波线材的基础上,利用熔融沉积成形技术打印了三层角锥吸波体。利用CST仿真与实验研究了吸波剂组合和分布方式(水平梯度分布和立体梯度分布)对角锥吸波性能的影响,并揭示了吸波机理。研究结果表明,对于均质吸波体,双组元吸波剂吸收性能更佳,且吸波性能随石墨烯的含量增加而改善;对于吸波剂梯度分布吸波体(此时锥体高度为16 mm,底面尺寸为10 mm×10 mm),立体梯度分布时(加入质量分数分别为3%、5%、7%的三层吸波剂石墨烯)可获得最强吸波效果:在6.1~18.0 GHz范围内的反射损耗低于−10 dB,有效吸波带宽可达11.9 GHz以上,在17.2 GHz处达到最高吸收强度为−45.8 dB;相对吸波剂组合,分布方式对角锥吸波能力具有更大影响,立体分布方式的吸波体一方面改善阻抗匹配特性,保证有效吸波带宽,另一方面增大多重散射、反射与球状衍射损耗,提高吸波强度。