木质素基磁性多孔复合纳米碳纤维的制备及微波吸收性能

摘要

以蔗渣乙酸木质素混合纺丝液为壳层,添加的聚乙烯吡咯烷酮作为形成多孔的软模板,乙酰丙酮铁作为磁性物前驱体,以苯乙烯丙烯腈共聚物溶液作为芯层,通过同轴静电纺丝及碳化过程制备得到木质素基磁性中空多孔复合纳米碳纤维(HPCNFs).通过扫描电镜能谱仪对HPCNFs进行形貌观测与元素分析,通过X射线衍射仪、比表面积孔径分析仪和振动样品磁强计分别对HPCNFs进行物相定性分析、多孔特性和磁性能分析.最后通过矢量网络分析仪分析和对比了HPCNFs在1～18 GHz频率范围的电磁参数及微波吸收性能.结果发现,所有HPCNFs样品都具有铁磁性,乙酰丙酮铁添加量最高(25％)时,复合纳米碳纤维具有最高饱和磁化强度(3.16 emu/g);而乙酰丙酮铁添加量为10％时,表现出最好的吸波性能,最小反射损耗达-11.1dB,反射损耗低于-5 dB的频宽为3.05 GHz(5.78～8.83 GHz),低于-10 dB的频宽为0.72 GHz(6.63～7.35 GHz).最后简单讨论了HPCNFs与微波的相互作用以及可能的微波吸收机理.制备的生物质基复合纳米碳纤维在微波吸收碳材料方面具有较大的发展潜力.