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【6h】

碳纤维基毫米波衰减材料的制备与性能研究

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摘要

1 绪论

1.1 电磁波衰减

1.1.1 电磁波衰减机理

1.1.2 电磁波衰减材料研究现状

1.1.3 毫米波衰减材料研究现状

1.2 碳纤维

1.2.1 碳纤维的性能与应用

1.2.2 碳纤维的表面氧化

1.2.3 碳纤维表面的膜沉积

1.5 本文的主要研究内容

2 碳纤维的表面氧化及其毫米波衰减性能

2.1 实验部分

2.1.1 实验原料与实验仪器

2.1.2 氧化实验过程

2.1.3 毫米波衰减测试过程

2.2 氧化后碳纤维的性能

2.2.1 氧化后的碳纤维表面形貌

2.2.2 碳纤维氧化后表面的基团分析

2.2.3 氧化碳纤维的XRD分析

2.3 碳纤维毫米波衰减性能

2.3.1 测试时间对毫米波衰减结果的影响

2.3.2 测试浓度对毫米波衰减结果的影响

2.3.3 不同长度碳纤维对毫米波衰减效果的影响

2.3.4 氧化对碳纤维毫米波衰减效果的影响

2.4 本章小结

3 碳纤维表面化学镀单—金属及其毫米波衰减性能

3.1 碳纤维化学镀金属的机理

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂与仪器

3.2.2 实验具体配方与步骤

3.2.3 性能表征方法

3.3 镀铜碳纤维性能表征

3.3.1 镀铜碳纤维的表观形貌

3.3.2 镀铜碳纤维的XRD表征

3.3.3 镀铜碳纤维的TG分析

3.4 镀银碳纤维性能表征

3.4.1 镀银碳纤维的形貌表征

3.4.2 镀银碳纤维的XRD表征

3.4.3 镀银碳纤维的TG分析

3.5 镀镍碳纤维性能表征

3.5.1 镀镍碳纤维的形貌表征

3.5.2 镀镍碳纤维的XRD表征

3.5.3 镀Ni-P碳纤维的EDS分析

3.5.4 镀镍碳纤维的TG分析

3.6 镀金属碳纤维的毫米波衰减性能

3.6.1 镀层金属种类对毫米波衰减性能的影响

3.6.2 长度对镀金属碳纤维毫米波衰减的影响

3.6.3 镀层厚度对毫米波衰减性能的影响

3.7 本章小结

4 碳纤维化学镀合金及其毫米波衰减性能

4.1 碳纤维化学镀合金机理

4.2 实验部分

4.2.1 实验试剂与仪器

4.2.2 化学镀合金配方与实验步骤

4.2.3 性能表征方法

4.3 碳纤维镀Cu-Ni-P合金后的性能表征

4.3.1 碳纤维镀Cu-Ni-P合金后的形貌分析

4.3.2 碳纤维镀Cu-Ni-P合金后的XRD分析

4.3.3 碳纤维镀Cu-Ni-P合金后的EDS分析

4.4 碳纤维镀Ni-W-P合金后的性能表征

4.4.1 碳纤维镀Ni-W-P合金后的形貌分析

4.4.2 碳纤维镀Ni-W-P合金后的XRD分析

4.4.3 碳纤维镀Ni-W-P合金后的EDS分析

4.5 碳纤维镀Ni-Co-P合金后的性能表征

4.5.1 碳纤维镀Ni-Co-P合金后的形貌分析

4.5.2 碳纤维镀Ni-Co-P合金后的XRD分析

4.5.3 碳纤维镀Ni-Co-P合金后的EDS分析

4.6 碳纤维镀Ni-Co-W-P合金后的性能表征

4.6.1 碳纤维镀Ni-Co-W-P合金后的形貌分析

4.6.2 碳纤维镀Ni-Co-W-P合金后的XRD分析

4.6.3 碳纤维镀Ni-Co-W-P合金后的EDS分析

4.7 镀合金的碳纤维毫米波衰减性能

4.7.1 镀层合金种类对毫米波衰减性能的影响

4.7.2 纤维长度对镀合金碳纤维毫米波衰减的影响

4.7.3 镀层增重率对镀合金碳纤维毫米波衰减性能的影响

4.8 本章小结

结论

致谢

参考文献

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摘要

本文选用PAN基碳纤维为原料,进行表面氧化,通过氧化提高碳纤维表面的比表面积和含氧官能团等参数,在硝酸中浸泡3天左右能达到比较理想的氧化效果。
   根据电流的趋肤效应,在碳纤维表面进行金属或合金的化学镀,可以提高材料的导电性。化学镀前期不进行传统的敏化活化,利用金属的自催化性直接在氧化碳纤维表面施镀。使用SEM、XRD、EDS、TG等多种手段对镀层碳纤维进行性能分析,结果表明,氧化碳纤维表面不敏化活化而直接化学镀,同样达到了良好的镀层效果。
   使用三维动态法,将纤维材料分散在环己烷溶剂中研究材料的毫米波(3mm波和8mm波)衰减性能。在20mg/L的质量浓度下,镀金属或合金的碳纤维和纯碳纤维相比,其3mm和8mm波衰减性能分别提高了3~15dB和8~21dB,效果十分明显。其中镀银碳纤维衰减性能提高得最多,纯金属镀层碳纤维衰减效果好于镀合金的碳纤维。
   碳纤维及镀层碳纤维的最佳毫米波衰减长度一般在全波长或半波长处,两者实际测试值两者相差不大,考虑到分散等问题,一般选半波长纤维,本文重点研究3mm波,所以纤维长度最佳值为1.5mm。
   随着镀层厚度的增加,镀层碳纤维的毫米波衰减值呈先增加后减小的趋势,实际最佳厚度往往小于理论最佳值。

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