【摘 要】
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利用非水解溶胶凝胶法、水热法和模板法,并结合氨气还原氮化技术分别构筑出多孔状、海胆状和蛋黄-壳状TiN粉体。同时,采用静电纺丝技术结合氨气还原氮化法构筑出具有发达孔道结构的兔毛状TiN纤维。在此基础上,通过水热法在纤维表面生成纳米针状结构获得具有类狗尾草状形态的TiN纤维。综合运用XRD、Raman、XPS、EDS、SEM、TEM和BET等表征了TiN材料物相组成和微观结构,借助矢量网络分析仪分析
【基金项目】
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国家自然科学基金（51472072）； 河北省自然科学基金（E2019209474）；
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利用非水解溶胶凝胶法、水热法和模板法,并结合氨气还原氮化技术分别构筑出多孔状、海胆状和蛋黄-壳状TiN粉体。同时,采用静电纺丝技术结合氨气还原氮化法构筑出具有发达孔道结构的兔毛状TiN纤维。在此基础上,通过水热法在纤维表面生成纳米针状结构获得具有类狗尾草状形态的TiN纤维。综合运用XRD、Raman、XPS、EDS、SEM、TEM和BET等表征了TiN材料物相组成和微观结构,借助矢量网络分析仪分析其吸波性能,结果如下:1)利用XRD、Raman、EDS和XPS等测试分析发现,合成的各种仿生结构氮化钛材料中均含有以Ti O1-xNx固溶体形式存在的氧元素,其物相为非化学计量的TiN,样品的能带结构相近。通过计算模拟发现,样品成分中存在的氧元素可改变氮化钛能带结构,有助于提升阻抗匹配度,增强界面极化效应,改善材料的吸波性能。2)由于多孔TiN粉体样品阻抗匹配度差,最低反射损耗仅为-10 d B。相比之下,引入了更多气相的海胆状TiN粉体比表面积增大至53.53 m~2/g,样品阻抗匹配度提升,吸波性能因此得以增强,在1.9 mm厚度下反射损耗系数为-25.6 d B。蛋黄-壳状TiN粉体样品具有的特殊核壳分层结构,可以带来强的界面极化和理想的阻抗匹配,当其填料量为40 wt%时,最佳反射损耗和有效吸收带宽分别可达-50 d B和4.0 GHz,对应匹配厚度仅为1.5 mm。3)当兔毛状TiN长纤维样品填料量为20 wt%时,在Ku波段最强反射系数为-48d B,对应厚度仅为1.0 mm,在X和C波段的最佳反射损耗分别可达-28 d B（厚度为1.5 mm）和-45 d B（厚度为3.0 mm）。与之相比,狗尾草状TiN纤维表面的纳米针状结构与中心纤维可起到对电磁波接收和衰减的协同作用,使其表现出高吸收强度和频带可调的吸波特性且更加轻质化,当其填料量为15 wt%,匹配厚度为1.11 mm时,反射系数-47.8 d B（17.2 GHz）。图68幅;表10个;参90篇。
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