轻质磁性炭气凝胶的制备及电磁吸波性能研究

摘要

目的提高炭气凝胶材料电磁吸波性能。方法以氢氧化钠或氨水为共沉淀剂制备不同尺寸的Fe_(3)O_(4)颗粒,并加入间苯二酚-甲醛溶液的预聚物中,充分搅拌后快速凝胶,经老化、超临界干燥、碳化等工艺制备Fe_(3)O_(4)/炭气凝胶复合材料。利用SEM、TEM、激光粒度分析仪、比表面及微孔分析仪、振动样品磁强计对Fe_(3)O_(4)及复合材料的微观结构和静磁性能进行表征,并对复合材料的吸波性能进行分析。结果Fe_(3)O_(4)/炭气凝胶复合材料具有丰富的三维网络结构,Fe_(3)O_(4)颗粒在炭气凝胶中呈离散性分布。Fe_(3)O_(4)颗粒粒径越小,Fe_(3)O_(4)/CA的饱和磁化强度越大,75 nm-Fe_(3)O_(4)/CA的饱和磁化强度最大,达到29.26 emu·g^(-1);当Fe_(3)O_(4)粒径为75 nm时,复合材料在厚度为2.1 mm时的最小反射损耗值可达-52.43 dB;当Fe_(3)O_(4)粒径为120 nm时,复合材料在厚度为2.5 mm时的有效吸收带宽高达6.98 GHz。结论Fe_(3)O_(4)纳米颗粒粒径对复合材料介电损耗能力和阻抗匹配有显著影响,进而影响复合材料的吸波性能。大粒径的Fe_(3)O_(4)颗粒会破坏炭气凝胶的三维导电网络结构,从而降低复合材料的介电损耗能力。小粒径的Fe_(3)O_(4)颗粒可有效改善复合材料的阻抗匹配性能。