碳纤维/钴铁氧体纳米复合吸波材料的制备与研究

摘要

吸波材料作为现代隐身技术的重要材料，从第二次世界大战后就一直是各国研制的重点和热点。同时，随着电子化、信息化的迅速发展，电磁环境日益恶化形成了严重的电磁污染，已被列入三大污染源之一。因此，吸波材料不仅在军事领域有重要价值，在民用领域如人体安全防护、微波暗室消除设备、抗电磁干扰、安全信息保密等也有广泛用途。为了提高武器系统的生存能力，解决电磁污染对人们日常生活的影响，开发具有良好吸波效果的功能材料已成为当今世界研究的重点。研究发现碳材料在改善复合材料的导电性能方面是一种优良的介电吸波材料，具有很高的介电损耗。因此本研究选择碳化细菌纤维素为基本材料，然后利用一系列手段，对碳化细菌纤维进行表面修饰处理，研究碳化纤维素经过复合后对最终吸波效果的影响。
　　研究发现细菌纤维素1200℃左右退火碳化处理后，所得碳化细菌纤维素(CBC)呈交错的三维网络结构且具有优越的介电性能，是很好的基体模板。然而，CBC的磁性很弱，作为吸波材料单独使用没有很好的阻抗匹配，需要在其表面修饰磁性材料，使复合材料不仅具备优良的电性能，同时还具备优良的磁性能，达到阻抗匹配的效果，从而提高吸波性能。
　　首先，通过溶剂热法制备了不同Zn2+掺杂量的Co1-xZnxFe2O4。通过VSM对其静态磁性能进行研究，结果显示:当Zn2+掺杂量为0.3时，矫顽力达最小Hc=8.5Oe，饱和磁化强度为59.2emu/g，表现出良好的软磁铁氧体的特性，实现了CoFe2O4从硬磁到软磁的转变，在高频和超高频有很好的应用前景。
　　其次，通过溶剂热法制备了不同质量比的CBC/CoFe2O4纳米复合材料。当厚度为2mm在8.6GHz处10％CBC/CoFe2O4的反射损耗达到最小值-45dB。CBC导电网络的加入增强了CoFe2O4介电性能，并且CBC三维网络结构作为磁性颗粒的成核基体以抑制颗粒过分团聚也起到了重要作用。
　　最后，通过溶剂热法制备了不同质量比的CBC/Co0.7Zn0.3Fe2O4纳米复合材料。当厚度为1.8mm在13GHz处10％CBC/Co0.7Zn0.3Fe2O4的反射损耗达到最小值为-37dB。Co0.7Zn0.3Fe2O4复合CBC后进一步提高其电性能和磁性能，并使吸收峰位置向高频移，这将在高频以及超高频有很好的应用前景。

目录

论文说明

声明

摘要

1 绪论

1．1 微波吸收材料的简介

1．1．1 吸波材料的定义及研究意义

1．1．2 吸波材料的研究现状

1．1．3 吸波材料吸波原理

1．1．4 吸波材料发展趋势及展望

1．2 碳纤维／钴铁氧体纳米复合吸波材料

1．2．1 碳纤维材料

1．2．2 纳米钴铁氧体材料

1．2．3 碳纤维／铁氧体复合吸波材料的研究现状

1．3 选题依据和研究内容

1．3．1 选题意义

1．3．2 选题内容

2 实验

2．1 实验原料及主要设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验设备

2．2 实验方案及反应机理

2．2．1 实验方案

2．2．2 溶剂热法反应机理

2．3 测试与表征

2．3．1 X射线衍射(XRD)

2．3．2 扫面电子显微镜(SEM)

2．3．3 透射电子显微镜(TEM)

2．3．4 振动样品磁强计(VSM)

2．3．5 矢量网络分析仪(VNA)

3 锌掺杂钴铁氧体的磁性能研究

3．1 引言

3．2 实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 相结构分析

3．3．2 形貌分析

3．3．3 静态磁性能分析

3．3．4 动态磁性能分析

3．3．5 微波吸收性能

3．4 小结

4 碳纤维／CoFe2O4纳米复合吸波材料的制备及性能研究

4．1 引言

4．2 实验

4．3 结果与讨论

4．3．1 相结构分析

4．3．2 形貌分析

4．3．3 静态磁性能分析

4．3．4 动态磁性能分析

4．3．5 微波吸收性能

4．4 小结

5 碳纤维／Co0．7Zn0．3Fe2O4纳米复合吸波材料的制备及性能研究

5．1 引言

5．2 实验

5．3 结果与讨论

5．3．1 相结构分析

5．3．2 形貌分析

5．3．3 静态磁性能分析

5．3．4 动态磁性能分析

5．3．5 微波吸收性能

5．4 小结

结论

致谢

参考文献

研究成果