轻质CB/RGO复合涂层的制备及其吸波性能研究

目的制备吸波性能优异的碳基复合吸波涂层。方法采用液相法在导电炭黑(CB)体系中原位生长还原氧化石墨烯(RGO)材料,合成了CB/RGO复合吸收剂,并以环氧树脂为基体制备了CB/RGO复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的CB/RGO复合吸收剂进行微观结构表征,研究了吸收剂填充量和厚度对涂层电磁性能的影响规律。结果微观结构分析表明,CB以一种类似“葡萄状”的结构形态附着在石墨烯片层之间,在其表面实现包覆性生长,分散均匀且具有较好的附着力;制备的CB/RGO复合涂层质地均匀,密度仅为1.1 g/cm^3,兼具轻质柔性的特征。微波反射率测试结果显示,在高填充量3.0%和3.7%下,涂层均未表现出明显的强电磁吸收能力,而在低填充量1.6%和2.3%下,涂层表现出十分优异的微波吸收性能。结论当填充量为2.3%、厚度为1.9 mm时,涂层表现出最佳的吸波性能,最大吸波强度为−17.1 dB,有效吸波频宽达到6.63 GHz,覆盖整个测量频段的66.3%,显示出良好的宽频吸波性能。另外,当厚度为2.5 mm时,填充量为2.3%的涂层实现了雷达波在X波段的微波全吸收。

磁性CoFe/Ni_(4)Zn/FeO/rGO复合材料的制备及电磁波吸收性能

创新的微观结构设计和合适的多组分策略对于具有强吸收和宽有效吸收带宽(EAB)的先进电磁吸波材料(EAM)仍然具有挑战性。采用简单的水热还原与高温煅烧制备了磁性CoFe/Ni_(4)Zn/FeO/还原氧化石墨烯(rGO)(MR)复合吸波材料,MR复合材料具有丰富的异质界面与多孔结构,通过引入磁性颗粒调节电磁参数、提高阻抗匹配和衰减能力,在12.88GHz时最小反射损耗可以达到-46.15dB,有效吸收带宽高达约6.1GHz(10.64~16.72GHz)。MR复合材料优异的电磁吸波性能归因于三维多孔结构的多重反射、散射和弛豫过程以及界面基质的强界面极化。磁/介电性的多组分复合材料MR具备多种损耗机制,其协同作用能够进一步增强材料的吸波性能。

HDPE/iPP/CB吸波复合材料的导电性能和力学性能研究

利用碳黑(CB)在多相聚合物体系各相中的选择性富集现象,制备出了HDPE/iPP／CB二元聚合物基单层吸波复合材料,使导电相(CB富集相HDPE)为吸波相,有效吸收电磁波能量;非导电相iPP为透波相,作为电磁波进入复合材料的通道．导电性能测试表明,所制备的复合材料中具有明显的渗流现象和二次渗流现象,材料中吸波相和非吸波相并存;力学性能测试表明,适量的CB将增强树脂基体的力学性能,而过量的 CB使材料的力学性能下降．分析认为,利用CB在多元聚合物中的选择性富集来制备单层吸波复合材料是一种可行的方法．

炭黑/羰基铁粉环氧基吸波复合材料的制备及电磁性能和力学性能

针对吸波材料存在的涂层大面积脱落和结构件承重不足导致材料吸波性能和力学性能急剧下降的问题,设计开发兼具优异吸波性能和力学性能的复合吸波材料。采用炭黑(CB)和羰基铁粉(CIP)作为复合吸波剂与环氧树脂(EP)复合制备复合吸波材料。利用单因素试验分析材料电磁性能,探究各组分质量比对材料吸波性能的影响,采用响应面试验分析了材料力学性能。建立高斯方程模型和多元回归方程模型,协同设计出CB/CIP环氧基复合材料各组分最佳质量分数比:CB、CIP、EP质量分数比为1%∶45%∶54%。模拟与实际具有一致性,为吸波材料的协同设计提供了可行性方案。

Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料组织结构和吸波性能的影响

研究了Co掺杂对还原氧化石墨烯（RGO）/Fe3O4复合材料结构、形貌和吸波性能的影响规律.采用一步水热法分别制备RGO/Fe3O4和Co掺杂的RGO/Fe3O4复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析Co掺杂对复合材料的微观形貌、相组成及表面元素价态的影响;利用矢量网络分析仪测定两种复合材料在2-18 GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,模拟计算了Co掺杂对RGO/Fe3O4复合吸波性能的影响规律.结果表明：部分Co参与了水热反应生成了CoCO3、Co3O4和Co2O3,还有部分Co以单质形式存在,其通过正负电荷吸引机制,影响Fe3＋在氧化石墨烯（GO）表面的配位,使得负载在还原氧化石墨烯（RGO）表面的Fe3O4纳米颗粒部分迁移至RGO片层间;Co掺杂改善了复合材料的导电能力和磁损耗能力,使复合材料的吸波能力显著增强.反射率模拟结果表明：掺杂后与掺杂前相比,当匹配厚度d=2.00 mm时,最大反射损耗提高3.44 d B,有效吸收频带拓宽2.88 GHz;当匹配厚度d=2.50 mm时,最大反射损耗提高8.45 dB,有效吸收频带拓宽2.73 GHz.Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料的结构和形貌有显著影响,并有效改善复合材料的吸波性能.

宽频强吸收阻抗渐变结构设计与制备

复合结构被广泛应用于吸波材料设计,然而,宽频、高效的吸收性能需求给结构材料的研制带来了挑战。本文基于熔融沉积成型3D打印技术,以超导电炭黑(CB)/热塑性聚氨酯(TPU)为原料,设计了一种阻抗渐变的结构型吸波材料。根据多层结构反射率计算公式,结合有限迭代分析方法,构建阻抗渐变结构理论分析模型,推导结构等效电磁参数、输入阻抗、反射率的计算方法。所设计的阻抗渐变结构在2~18 GHz范围内可实现−10 dB的反射损耗,其中,在2.68~18 GHz范围内,达到了−20 dB的强反射损耗。分析阻抗渐变结构的电场、磁场和功率损耗,进一步阐述单元结构的微波吸收机制。实验结果与仿真结果较吻合,本文为宽频、高效的一体化吸波结构设计提供了一种技术途径。