低维碳复合材料的制备及其吸波特性的研究

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电磁波技术的广泛应用,给人们的生活带来了便捷的同时,也带来了看不见的电磁污染,电磁屏蔽与微波吸收研究显得极其重要,“轻、薄、宽、强”是高性能吸波剂的评价标准,传统吸波剂应用因此受到极大限制。随着碳基材料的开发利用,这类密度低、性质稳定,性能突出的碳纳米材料,在吸波剂领域受到广泛关注。碳纳米材料制备条件较严,常规热解往往容易导致结构坍塌,粉体团聚,或者材料不均等问题。基于上述背景,本文实验设计目的是借助盐模板,调节无机材料的生成,进一步降低材料密度,改善阻抗匹配,探索出低维碳材料的便捷、高效、低成本的制备手段。本文采取氯化钠为模板,热解制备不同形貌碳纳米片,并将其应用于吸波剂领域,所获得材料均具有轻质、厚度薄、有效吸收频段宽以及反射损耗强等优异特性。本文主要研究内容为以下三个部分:(1)一种囊泡状碳纳米片的制备及吸波性能研究:以无金属酞菁为碳源,采用熔盐法制备了一种囊泡状碳纳米片。表征了成分、形貌及结构,测试了电磁参数进行吸波性能研究,结果表明,热解温度升高有利于引进缺陷以及石墨化,吸波剂的阻抗匹配能力提升。900℃处理样品2.0 mm厚度下,0.5 GHz到18 GHz内最大损耗是-21.05 d B,带宽是8.58 GHz。(2)一种波纹状酞菁铜碳纳米片的制备及吸波性能研究:以酞菁铜为碳源,采用熔盐法制备了一种波纹状的碳纳米片。表征了成分、形貌及结构,测试了电磁参数进行吸波性能研究,结果表明,独特的波纹状结构有利于增大材料比表面积,提供了更多极化中心。900℃处理样品2.0 mm厚度下,0.5 GHz到18 GHz内最大损耗是-13.36 d B,带宽是3.7 GHz。(3)一种微米尺度方块状碳材料的制备及吸波性能研究:以5,10,15,20-四(4-吡啶基)卟啉为碳源,采用掺杂熔盐法制备了一种微米尺度方块状碳材料。表征了成分、形貌及结构,测试了电磁参数进行吸波性能研究,结果表明,方块孔洞和粗糙的片层表面有助于减少电磁波反射量,絮状碳膜增大材料的比表面积。随着热处理温度升高,一定程度上会增大产物ε’和ε’’值。850℃处理样品2.6 mm厚度下,0.5 GHz到18 GHz内最大损耗是-33.58 d B,带宽是9.4 GHz,性能相较于800℃样品提升了10%,有效带宽提升了25.3%。
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