钴/碳纳米纤维复合材料的制备及吸波性能研究

现代电子产业的不断发展,对吸波材料提出了“薄、宽、轻、强”的综合要求。开发出一种轻质高效、制备工艺简单、成本低廉的新型复合碳基吸波材料具有重要的理论意义和应用价值。以来源丰富的可再生资源——细菌纤维素(BC)为碳源,利用其表面丰富的含氧官能团吸附Co^(2+),再经冷冻干燥与一步碳热还原制备出钴/碳纳米纤维复合材料。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VNA)等对钴/碳纳米纤维复合材料的微观结构、物相成份、磁性能和电磁参数进行表征,并通过反射率计算对其微波吸收性能进行研究。研究结果表明,当碳化温度为700℃时,该纳米纤维复合材料与石蜡混合物在低负载(质量分数为~3%)、薄厚度(4.5 mm)下的反射损耗为-43.6 dB。

电纺Co掺杂碳纳米纤维的制备及其吸波性能

采用静电纺丝法和后续的热处理工艺制备不同浓度Co纳米粒子掺杂的碳纳米纤维。通过差热-热重(DSC-TGA)仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、矢量网络分析仪(VNA)对复合碳纳米纤维的热稳定性、物相、微观结构、电磁参数进行表征,并对其微波吸收性能进行研究。结果表明:当炭化温度为800℃时,复合纳米纤维结晶度适中,无定形碳部分转化为石墨相碳,CoAc 2全部被炭化还原为面心立方结构的金属Co纳米粒子,且纤维形貌完整,有串珠状结构存在于纤维网络之间;掺杂后碳纤维电磁性能得到明显改善,当掺杂量为7%(质量分数),涂层厚度为1.5mm时,有效吸收带宽达到最大,为4.5GHz,相比于纯碳纳米纤维,吸波性能得到显著提升。