【摘 要】
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金属镍（Ni）由于其良好的磁损耗、兼容的介电损耗、高的Snoek极限、易于生产以及丰富储量,一直被认为是最有前途的微波吸收材料之一。本论文基于自主研发的具有核壳结构的镍纳米颗粒与碳材料相结合,通过结构调控,成分复合等策略实现多组分协同作用,提高阻抗匹配,制备高性能微波吸收剂。以往的镍基复合材料反射损耗一般集中在高频附近,很少研究低频的镍基吸波材料。因此,本文针对这一空缺,制备不同的镍/碳复合材料研
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金属镍（Ni）由于其良好的磁损耗、兼容的介电损耗、高的Snoek极限、易于生产以及丰富储量,一直被认为是最有前途的微波吸收材料之一。本论文基于自主研发的具有核壳结构的镍纳米颗粒与碳材料相结合,通过结构调控,成分复合等策略实现多组分协同作用,提高阻抗匹配,制备高性能微波吸收剂。以往的镍基复合材料反射损耗一般集中在高频附近,很少研究低频的镍基吸波材料。因此,本文针对这一空缺,制备不同的镍/碳复合材料研究其在低频范围的微波吸收效果,具体的研究内容如下:1.镍/氮掺杂的多孔碳纳米片（Ni/C）的制备与吸波性能研究:利用溶胶凝胶法与后期煅烧的方法制备了镍纳米颗粒均匀分散在含氮的多孔碳纳米片上的镍/碳复合材料,其中以尿素为氮源,以柠檬酸为碳源。形貌表征结果显示镍纳米颗粒均匀地镶嵌在碳纳米片上,碳纳米片为多层互联框架,碳纳米片上有多级孔结构。在10 wt.%的填充比例下,镍/氮掺杂的多孔碳纳米片在5.6GHz处达到最大反射损耗为-49.07 d B。本工作从表面工程的角度阐述了碳材料结构性能的合理设计,将从协同效应、微观结构等方面讨论其对微波吸收性能的影响。2.镍/碳纳米管（Ni/CNT）的制备与吸波性能研究碳纳米管因其低密度、高化学稳定性和有趣的电学性质而引起了广泛关注。然而单一的碳纳米管作为吸波材料,其阻抗匹配差,微波吸收性能差。因此,为了改善其吸波性能,本文利用简单的水热法制备出了镍/碳纳米管复合材料,在镍纳米颗粒与碳纳米管添加量比例为1:2时达到最佳的微波吸收效果,在多个波段都表现出不俗的吸收损耗效果,在4.48 GHz处达到-44.34 d B的最佳损耗,且在2.0 mm时带宽达到4.08 GHz。本工作合成的镍/碳纳米管复合材料,采用了温和、简便的合成手段,达到了轻质高效的微波吸收效果。3.镍/氧化石墨烯/碳纳米管（Ni/GO/CNT）的制备与吸波性能研究利用简单的水热法制备了镍/氧化石墨烯/碳纳米管,电子显微镜研究表明,镍纳米颗粒均匀分散在氧化石墨烯纳米片上,碳纳米管插入到纳米片层中形成连续的三维导电网络。利用具有磁损耗的镍纳米颗粒和具有介电损耗的氧化石墨烯/碳纳米管之间的协同效应,Ni/GO/CNT复合材料在6.4 GHz处得到的-42.06 d B,其对应的厚度为4.5 mm。这项工作的目的是探索一种简单的方法来制造分散的镍纳米颗粒/氧化石墨烯/碳纳米管复合材料,是实际应用中的高性能微波吸收候选材料。
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