ZIF基复合材料的设计制备及吸波性能的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tzmming123321
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电磁波吸收材料是雷达隐身技术的核心。随着反雷达隐身技术的发展,为了提高武器装备的生存、突防以及纵深打击能力,不仅要求吸波材料吸收频带宽、吸收强度高,而且要求质轻面薄、热稳定性好等。咪唑沸石骨架材料(Zeoliticimidazolateframeworks,简称ZIF)是由金属离子与有机咪唑酯通过交联相互作用自组装形成的一类新型材料,具有热稳定性好、比表面积大、孔隙率高等优势。ZIF材料高温碳化后,形成金属或金属氧化物/纳米多孔碳复合物,可作为高效电磁波吸收剂。但是,其内部存在的大量空隙不利于载流子迁移,导致介电常数较低,衰减性能较差。因此,如何将ZIF材料与高介电损耗的材料通过合适的技术手段进行匹配复合,制备具备多重电磁损耗机制及特殊结构的复合型吸波隐身材料是当今具有挑战性的研究课题。本论文从材料结构设计出发,将ZIF材料与高介电性能的轻质碳材料(氧化石墨烯(GO)、聚多巴胺(PDA)、聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAN))复合,优化ZIF基复合材料的电磁参数,从而提高其电磁波吸收能力,实现“宽、薄、轻、强”的目标。设计制备Co纳米多孔碳-还原氧化石墨烯(CoC-rGO)复合物作为电磁波吸收剂。通过Hummers方法制备表面含有大量羧基的GO,利用静电吸引作用在GO表面可控生长ZIF-67,经过高温煅烧得到最终产物CoC-rGO。通过控制GO添加量调节产物的吸波性能。研究结果表明,当GO的含量为0.5 g/2.91g Co(NO3)2·6H2O,样品在石蜡中的填充量10 wt%时,材料的吸波性能最优。当匹配厚度为2.1 mm时,在12.14 GHz处,最小反射损耗(RLmin)为-44.77 dB;当匹配厚度为1.8 mm时,其最大有效吸收带宽(RL≤-10 dB)为5.2 GHz。rGO的引入增加了材料电导损耗,同时提高了材料的介电性能。采用自刻蚀模板法制备空腔结构的复合吸波材料。首先以Ni(OH)2/ZIF-67为自刻蚀模板,随后包覆PDA,再经高温煅烧后制备镶嵌Ni-Co合金颗粒的N掺杂类石墨中空碳囊(Air@NCs€Ni-Co)。通过控制Ni(OH)2的添加量和Ni(OH)2/ZIF-67@PDA的煅烧温度调节最终产物的电磁波吸收性能。研究结果表明,煅烧温度为700℃,Ni(OH)2甲醇悬浮液加入量为0.5 mL,复合吸波材料在石蜡中的填充量为25 wt%时,吸波性能最优。当匹配厚度为2.2 mm时,在14.77 GHz处RLmin为-36.5 dB;当匹配厚度为2.3 mm时,其最大有效吸收带宽达到6.55 GHz(11.45-18 GHz),覆盖Ku波段(12-18 GHz)。以ZIF-8衍生物(ZnOC)核心,PPy为外壳,制备核壳结构的ZnOC@PPy作为电磁波吸收剂。通过ZIF-8的煅烧温度和外壳吡咯的含量调控ZnOC@PPy的吸波性能。研究结果表明,当ZIF-8煅烧温度为700℃,吡咯加入量为0.4 mL/0.1 g ZnOC,及ZnOC@PPy在石蜡中填充量为15 wt%时,电磁波吸收性能最佳。当匹配厚度为2.17mm时,在14.85 GHz处其RLmin为-76.31 dB;在厚度为2.25 mm条件下,最大有效吸收带宽达到6.38 GHz。利用在ZIF-8外侧引入磁性层并且改变外壳,将ZIF-8@ZIF-67煅烧后包覆PAN,制备出三元核壳结构复合吸波材料ZnOC@CoC@PAN。通过控制最外壳苯胺的包覆量调控材料的吸波性能。研究结果表明,当苯胺的包覆量为0.5 mL/0.1g ZnOC@CoC,复合吸波材料在石蜡中的填充量为25 wt%时,其吸波性能最优。当材料的匹配厚度为2.05mm时,在13.66GHz处RLmin为-50.62dB,同时在此厚度下,有效吸收带宽到达最大,为5.86 GHz。其原因主要是ZnOC@CoC@PAN三层核壳结构能够形成多重界面极化,同时外层包覆的PAN提供电导损耗,均可以提高材料衰减电磁波的能力。综上所述,本文利用简单绿色的合成技术,将ZIF衍生物与高介电材料相结合,制备了一系列具有良好电磁波吸收性能的复合材料。克服了 ZIF单一材料介电常数低,填充量大的缺点。为ZIF材料在电磁波吸收领域应用提供了新的思路。
其他文献
居住建筑室内环境作为承载生活的主要空间,占据了人们近2/3的时间,势必对健康产生重要影响。大量研究表明居住建筑室内环境与健康的关系具有典型的大数据特征,即1)许多暴露-效应关系还不能定量表示;2)室内环境风险因子(参数)之间复杂的交互作用关系仍不太清楚,健康效应并不是都明确;3)室内环境以外的因素(如社会经济因素和个人因素等)会对健康产生影响;4)暴露和效应与时间有关(如每日、每周、季节性等)等,
水资源紧缺与能源危机是人类可持续发展面临的巨大挑战。为了持续改善能源与环境问题,我国提出2030年前完成“碳达峰”。因此,开发以“能量回收”为目标的新型污水处理技术有助于我国生态文明建设和低碳发展。厌氧膜生物反应器(AnMBR)耦合了厌氧消化与膜过滤,反应器在膜截留作用下,可实现对水力停留时间和污泥龄的解偶联,一定程度上提升了产甲烷效率,被认为是实现污水能量回收的重要方法。但传统膜过滤无法截留溶解
相依关系普遍存在于事物之间,探究其中的关联关系是相关性分析的任务所在.从概率统计的角度来说,联合分布蕴涵了研究对象的信息.Copula理论将多变量的联合分布拆分成一元边际分布和连接它们的Copula函数,这为表达灵活复杂的多元联合分布特征提供了合适的工具,也使得Copula函数在构造非线性相依度量中具有重要的地位,并被广泛应用于经济、金融等各个领域.本文借助于Copula函数,分别针对随机变量间的
吴鞠通博通诸科尤擅温病,对妇产科疾病的辨治独具一格。本文通过对其临床诊治妇产科疾病的思想进行探析,发现他对于妇产科疾病的诊疗坚持以中医整体观、辨证论治为基本原则。月经病推崇"调经先以胃气为要""通补奇经以调经",谨守病机辨证调经;产后之病根本在于亡血伤津,产后瘀血当论虚实;产后虚实宜补宜泻;产后虚证辨其寒热,随证治之,做到"勿拘于产后,勿忘于产后";保胎安胎论从中下二焦。治疗方面,遣方用药究其药性
厌氧消化是实现城市有机废物高效处理与资源化利用的关键技术。当前,混合收集的城市有机废弃物存在无机杂质多、厌氧消化体积大、设备易磨损等瓶颈,而分类收集的有机废弃物,生物降解差异性大,厌氧体系易出现营养失配、产气效率低、运行失衡等问题,严重制约了厌氧消化技术在我国城市有机废弃物领域的应用。针对上述问题,本论文提出了机械挤压分质、联合调质、预处理强化等策略,开展了机械挤压、混合比例、低温碱、水热预处理等
目前,环保法规日益严格,原油重质化和劣质化趋势日益突出,使得经济高效地实现油品的深度脱硫成为清洁燃料生产面临的一个长期而艰巨的课题,亟待研发高效的加氢脱硫(HDS)催化剂。过渡金属磷化物以其优良的活性和稳定性受到广泛关注。二苯并噻吩类芳香杂环含硫化合物(DBTs)是油品中最难脱除的含硫组分,其HDS机理、动力学以及HDS催化剂构效关系成为研制和开发深度HDS催化剂和催化工艺必须认识与掌握的关键基础
随着基础燃烧实验和量子化学的发展,液体燃料反应动力学模型的研究日趋深入。由于计算能力的限制,简化反应机理目前仍是发动机三维数值模拟的不二选择。因此,一个结构紧凑、性能可靠、化学特性保真度高的燃料简化反应机理对于实际工程应用意义重大。本文提出了简化机理的高效优化方法,使机理优化过程摆脱了对人工经验的依赖。由于简化机理的适用范围和预测精度取决于机理内部的反应动力学特性,基于此,本文提出了简化机理的定量
点缺陷对半导体的光学和电学性质有重要的影响,因此缺陷的调控对基于半导体的光电器件的性能优化尤为关键。当前,实验上有许多手段表征半导体的点缺陷性质,通常可以得到缺陷的浓度和能级。但是,常见的半导体中缺陷的浓度一般在1015-1018 cm-3,上百万个原子中可能仅存在一个点缺陷,实验上直接观测缺陷的微观构型比较困难。理论计算是研究半导体缺陷的另一种方法,近年来,由于第一性原理计算方法对缺陷形成能的计
学位