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随着科学技术和电子工业的发展,各种电子设备的应用日益增多,由此产生的电磁兼容、信息安全和噪音污染问题也越来越严重。电磁屏蔽材料,特别是电磁屏蔽涂料的研究与应用就显得尤为重要与有意义。目前,在这一领域,应用最广的是以金属作为填料的电磁屏蔽材料。但是却存在着密度大,价格高、适应波频范围窄等缺点。本课题的研究就着眼于从非化学计量比化合物中,寻求出一到两种密度相对较小、价格合理、适应波频范围较宽的电磁屏蔽材料以及吸波材料。
本工作合成了钼钛钒的非化学计量比氧化物或氮化物,主要考察了他们的电磁屏蔽性能,同时兼备考察它们其他可以应用的性能。
本论文的第三章,利用钼酸、草酸和水合肼制得了含有9.41%空位缺陷以及0.05%NH4+的非化学计量比导电氧化钼样品,样品导电性优良,电阻率低达0.079Ω·cm,在空气氛中300℃以下具有热稳定性。样品对甲基紫与亚甲基蓝具有不同程度的光催化降解作用,其中对甲基紫催化降解率达96.3%。样品相对较窄的禁带宽度使得处于价带上的电子更容易激发到导带上,继而更容易产生高活性的光生空穴(h+)和光生电子(e-),最终优化了光催化效果。与此同时,将该样品制成涂料薄膜,测试结果显示:涂膜在0.01MHz~18000MHz这么宽的频率范围内屏蔽效能均高于35.2dB,被屏蔽掉的电磁波高达99.970%以上。导电氧化钼样品粉体的加入,在整个涂膜形成了立体的导电网络,导电载流子通过该导电网络自由移动,实现涂膜的电流导通。
第三章制备的导电氧化钼虽然各方面性能都不错,但是依然存在着成本偏高,在空气中稳定性较低等缺点。本论文的第四章,主要为了寻求成本更低、稳定性更高的样品。第四章,主要研究了非化学计量比氮化钛的制备、氮化钛的形成机理与其电磁屏蔽材料方面的应用研究。钛粉与草酸生成结晶草酸钛(Ⅱ),草酸钛(Ⅱ)在氮气氛中歧化分解所得的新鲜Ti2O具有较大的化学活性,能与氮气直接反应氮化生成氮化钛。这个方法工艺简单、条件温和、成本低廉、产品性能优良。将所得样品做成涂膜,同样测试其电磁屏蔽性能,结果显示屏蔽效果优良,在0.01MHz~18000MHz这么宽的频率范围内屏蔽效能均高于36.2dB,屏蔽掉的电磁波达99.976%以上,而且性能稳定,抗氧化,耐腐蚀。
本论文的第五章开始,目的就是寻找一种密度较低、性能稳定、适应波频范围较宽的吸波材料。第五章至第七章,主要研究了钒氧化物、钒铜氧化物以及钒铁氧化物的制备与性质。以非化学计量比钒氧化物为基质,为了提高样品的稳定性,调节导电性与磁性,分别添加了铜离子与铁离子,制备出系列具有不同电阻率与磁性的非化学计量比的钒铜、钒铁氧化物。主要对这些氧化物的电性质与相组成做了分析。最后对钒铁氧化物典型样品进行了吸波性能测试,结果显示:其在较宽的雷达波频范围内均达到了吸波材料的要求。
本论文的第八章,对前面研究的各种典型样品进行了可见光-红外区域的光吸收性能测试并与已有报道的红外吸收剂氧化钴样品进行比较,从中筛选出性能优良的近红外、红外吸波材料。结果显示:具有一定导电性和磁性的钒铁氧化物吸收性能最好。导电性与磁性的匹配,才能更好地提高材料的吸波性能。