【摘 要】
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在诸多非磁性导电金属中,纳米铜由于低成本、高储量、优良的导电性和高催化活性而广泛应用于电子印刷、催化剂、生物医学等领域。然而,纯铜纳米粒子物化性质不稳定,在空气中容易自发氧化、聚集或与某些化学物质发生反应,在其表面产生氧化物薄膜,极大的影响其导电性能和化学活性,限制了其实际应用。将铜与具有稳定物化性质的银进行结合得到Ag/Cu纳米复合材料,或者在纳米铜表面包覆碳层均可提高纳米铜的抗氧化性,还能赋予
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在诸多非磁性导电金属中,纳米铜由于低成本、高储量、优良的导电性和高催化活性而广泛应用于电子印刷、催化剂、生物医学等领域。然而,纯铜纳米粒子物化性质不稳定,在空气中容易自发氧化、聚集或与某些化学物质发生反应,在其表面产生氧化物薄膜,极大的影响其导电性能和化学活性,限制了其实际应用。将铜与具有稳定物化性质的银进行结合得到Ag/Cu纳米复合材料,或者在纳米铜表面包覆碳层均可提高纳米铜的抗氧化性,还能赋予其新的性能,包括增强其导电性和微波吸收能力。此外,在制备碳包覆铜纳米粉体时,对电弧法进行改进,采用固态碳源提供碳饱和氛围,对产物碳层结构进行控制,进而改善其抗氧化性能及微波吸收能力。本文采用直流电弧法制备了纯Cu、纯Ag纳米粉体（CuNPs、AgNPs）以及Ag/Cu、Cu@C合金纳米粉体（Ag/Cu NPs、Cu@C NCs）,通过XRD、Raman、TEM、SEM、XPS对纳米粉体微观结构及形貌进行表征,通过四探针电阻仪分析样品的导电性,通过TGA-DSC研究样品的抗氧化性能,使用矢量网络分析仪测量Cu@C NCs/石蜡复合材料的电磁参数,模拟计算其吸波性能并分析其损耗机理。研究结果如下:（1）在H2（10KPa）和Ar（10KPa）的混合气氛下制备了CuNPs、AgNPs以及Ag/Cu NPs。三个样品微观形貌均为球状,表面覆盖有氧化层。Cu NPs粒径分布较为均匀,在20-50nm之间。Ag NPs和Ag/Cu NPs中存在较大尺寸的粒子。热分析表明,相比于CuNPs的初始氧化温度（135℃）,Ag/CuNPs具有更高的初始氧化温度（205℃）,抗氧化性能更好。电阻率测试表明与Ag结合可有效提高Cu NPs的导电性。（2）在H2（10KPa）和Ar（10KPa）的混合气氛采用固态碳源石墨作为阳极靶材制备了碳含量为5.26%和12.7%的Cu@C NCs,并以Cu NPs作为对比。其中Cu@C NCs粒径为30～60nm,且具有核壳结构,内核Cu的表面包覆有厚度为2-5nm的类石墨烯壳。微观结构及形貌分析表明碳含量更高的Cu@C NCs碳层更厚,缺陷含量更高。进一步讨论Cu@C NCs的生长机理发现阳极靶材中碳含量增多时,富裕的碳将通过“二次生长”机制形成更厚的碳层,实现对纳米粒子结构的控制。而热分析表明碳含量高的Cu@C NCs抗氧化性能明显提高。（3）通过对Cu@C NCs/石蜡复合材料的电磁参数及反射损耗的分析得出:碳含量更高的Cu@C NCs表现出更强的微波吸收性能,该样品在厚度为4.5mm、频率为4.88GHz时具有最佳RL值-38.4 d B。由于Cu为非磁性金属,Cu@C NCs主要通过介电损耗的方式衰减电磁波能量,包括缺陷极化和界面极化等机制。
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