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ZnFe2O4/MWNT复合材料的制备及其吸波性能

2020-12-06阅读(867)

ZnFe2O4/MWNT复合材料的制备及其吸波性能

论文摘要

本文采用化学共沉淀-水热法制备锌铁氧体包覆多壁碳纳米管复合材料（ZnFe2O4/MWNT）,研究制备工艺对材料结构、形貌和电磁性能的影响,并以ZnFe2O4/MWNT、羰基铁粉为吸收剂,聚氨酯为基体制备吸波薄膜,探索其在218GHz频段的吸波性能。研究包覆前MWNT的纯化工艺发现,硝酸和盐酸共同处理能有效除去MWNT中的杂质,在碳管表面引入-COOH、-OH等有机官能团,有利于进一步包覆。探索共沉淀-水热法制备ZnFe2O4/MWNT的最佳工艺,发现在pH值为910、水热温度150℃、水热时间5h时得到了较纯的、结晶良好的ZnFe2O4/MWNT。TEM测试发现当ZnFe2O4和MWNT的质量比为1:1时包覆较好,增大ZnFe2O4的量会出现未包覆的散落粒子。测试其电磁参数并通过吸波性能模拟发现二者质量比为2:1时吸收峰值最大,在2.4GHz处达到了-17.45dB,但匹配厚度较大（6mm）;质量比为3:1时吸收峰值较小,但有效吸收频带最宽,吸收<-5dB的频宽达到了7.6GHz,且匹配厚度薄（1.5mm）,具有一定的实际应用价值。使用ZnFe2O4/MWNT（质量比3:1）为吸收剂制备单层吸波薄膜,用弓形法测试发现薄膜吸波性能较差,在218GHz频段出现了全反射情况,这是由于ZnFe2O4/MWNT介电常数较高,分布在薄膜中易受入射电磁波激发产生反射电波所导致的。将ZnFe2O4/MWNT与羰基铁粉混合制备单层吸波薄膜,吸收性能有所提高,在6.415.0GHz间达到了有效吸收,合格带宽（吸收值<-4dB）为8.6GHz。ZnFe2O4/MWNT的加入降低了吸波材料的密度,并使吸收频带向低频移动。针对ZnFe2O4/MWNT单独成膜时出现全反射的情况,将ZnFe2O4/MWNT层作为反射层（底层）,羰基铁粉层作为吸收层（表层）制备双层吸波薄膜,发现薄膜综合性能有了较大提高,在5.9216.96GHz之间都实现了有效吸收,合格带宽达到11.04GHz,具有较大的应用价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究的目的意义
  • 1.2 吸收剂吸波机理及性能表征
  • 1.2.1 吸波机理
  • 1.2.2 性能表征
  • 1.3 吸收剂的研究现状
  • 1.3.1 铁氧体吸收剂
  • 1.3.2 碳纳米管吸收剂
  • 1.3.3 金属磁粉吸收剂
  • 1.3.4 导电高聚物吸收剂
  • 1.3.5 碳化硅纤维吸收剂
  • 1.4 碳纳米管的研究现状
  • 1.4.1 碳纳米管的结构及性质
  • 1.4.2 碳纳米管的吸波机理
  • 1.4.3 改性碳纳米管的吸波应用
  • 1.5 课题来源及主要研究内容
  • 第2章 实验材料及方法
  • 2.1 实验材料、化学试剂和实验仪器
  • 2.1.1 实验材料、化学试剂
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2O4/MWNT复合材料的制备和表征'>2.2 ZnFe2O4/MWNT复合材料的制备和表征
  • 2.2.1 MWNT的纯化
  • 2O4/MWNT复合材料的制备'>2.2.2 ZnFe2O4/MWNT复合材料的制备
  • 2O4/MWNT复合材料的表征'>2.2.3 ZnFe2O4/MWNT复合材料的表征
  • 2O4/MWNT吸波薄膜的制备和表征'>2.3 ZnFe2O4/MWNT吸波薄膜的制备和表征
  • 2.3.1 吸波薄膜的制备
  • 2.3.2 吸波薄膜的性能表征
  • 2O4/MWNT复合材料的制备及性能测试'>第3章 ZnFe2O4/MWNT复合材料的制备及性能测试
  • 3.1 MWNT的纯化及表征
  • 3.1.1 XRD测试及分析
  • 3.1.2 FT-IR测试及分析
  • 3.1.3 TEM测试及分析
  • 3.1.4 电磁参数测试及分析
  • 2O4/MWNT的制备及分析'>3.2 ZnFe2O4/MWNT的制备及分析
  • 3.2.1 共沉淀pH值的确定
  • 3.2.2 水热温度和时间的确定
  • 3.2.3 包覆质量的确定
  • 2O4/MWNT的电磁性能测试'>3.3 ZnFe2O4/MWNT的电磁性能测试
  • 2O4/MWNT的静态磁性能'>3.3.1 ZnFe2O4/MWNT的静态磁性能
  • 2O4/MWNT的电磁参数分析'>3.3.2 ZnFe2O4/MWNT的电磁参数分析
  • 2O4/MWNT的吸波性能模拟'>3.4 ZnFe2O4/MWNT的吸波性能模拟
  • 3.5 本章小结
  • 2O4/MWNT吸波薄膜的制备及性能研究'>第4章 ZnFe2O4/MWNT吸波薄膜的制备及性能研究
  • 2O4/MWNT单层薄膜的制备和表征'>4.1 ZnFe2O4/MWNT单层薄膜的制备和表征
  • 2O4/MWNT单层薄膜的制备'>4.1.1 ZnFe2O4/MWNT单层薄膜的制备
  • 4.1.2 单层薄膜的性能表征
  • 2O4/MWNT/羰基铁单层薄膜的制备和表征'>4.2 ZnFe2O4/MWNT/羰基铁单层薄膜的制备和表征
  • 2O4/MWNT/羰基铁单层薄膜的制备'>4.2.1 ZnFe2O4/MWNT/羰基铁单层薄膜的制备
  • 2O4/MWNT/羰基铁单层薄膜的性能'>4.2.2 ZnFe2O4/MWNT/羰基铁单层薄膜的性能
  • 2O4/MWNT/羰基铁双层薄膜的制备和表征'>4.3 ZnFe2O4/MWNT/羰基铁双层薄膜的制备和表征
  • 2O4/MWNT/羰基铁双层薄膜的制备'>4.3.1 ZnFe2O4/MWNT/羰基铁双层薄膜的制备
  • 2O4/MWNT/羰基铁双层薄膜的性能表征'>4.3.2 ZnFe2O4/MWNT/羰基铁双层薄膜的性能表征
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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