【摘 要】
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社会更迭,技术飞跃,科技发展,电磁污染随之而来,减小电磁危害,成为了当今最为棘手的问题之一。金属-有机框架材料(MOFs)具有独特的空间3D结构、稳定性强,在后续的处理中,不管是高温煅烧形成多孔碳材料或是形成金属氧化物,亦或是通过原位拓扑转化,将其硫化为硫化物,都能保持前驱体的特殊形貌,并具有较好的电磁波吸收性能。二硫化钼形貌多变,具有独特的纳米孔洞结构。铁氧体材料,在高频处的性能优异,发展历史悠
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社会更迭,技术飞跃,科技发展,电磁污染随之而来,减小电磁危害,成为了当今最为棘手的问题之一。金属-有机框架材料(MOFs)具有独特的空间3D结构、稳定性强,在后续的处理中,不管是高温煅烧形成多孔碳材料或是形成金属氧化物,亦或是通过原位拓扑转化,将其硫化为硫化物,都能保持前驱体的特殊形貌,并具有较好的电磁波吸收性能。二硫化钼形貌多变,具有独特的纳米孔洞结构。铁氧体材料,在高频处的性能优异,发展历史悠久、制备方法简单、价格低,是较为成熟的吸波材料之一。新型材料石墨烯,其特殊的的二维结构中存在大量的缺陷,并且其密度低、质量轻、导电性能好,有助于电磁波的衰减。基于以上的分析,在研究MOFs衍生多孔碳的基础上,将上述的材料以不同的方式和比例复合,并使用多种方式表征其结构与形貌,采用VSM和VNA分别测试样品的磁性能与电磁参数,探讨其性能及机理,主要内容如下:(1)通过常温搅拌法制备出前驱体材料ZIF-8,并通过高温煅烧将其碳化为氮掺杂多孔碳(NPC),所得样品相对较纯,无其他杂质,形貌完整,呈现特殊的菱形十二面体,尺寸约为300 nm,分散均一。单一的氮掺杂多孔碳吸波性能较差,在频率为15.2 GHz处的最小反射损耗值为-17.27 dB,此时厚度为2.5 mm。(2)采用水热法制备了高介电损耗材料二硫化钼(MoS2),样品的形貌完好,呈花球状,尺寸约为3μm,与不同比例的多孔碳材料复合后,形成氮掺杂多孔碳/二硫化钼(NPC/MoS2)二元纳米复合材料,复合物的晶型完好,分散均匀。氮掺杂多孔碳与二硫化钼之间的协同效应改善了吸波体的阻抗匹配,随着MoS2含量的增加,材料的复介电常数不断提高,当MoS2的加入量为50 wt%时,材料性能最佳。在频率为12 GHz处的最小反射损耗值为-34.94 dB,对应带宽为6.08 GHz(8.56-14.64 GHz),此时的匹配厚度为3.0 mm。(3)使用水热法制备出氮掺杂多孔碳/钴铁氧体(NPC/Co Fe2O4)二元纳米复合材料,样品晶型完好,钴铁氧体的大小约为50-80 nm,因其磁性而出现轻微的团聚现象。复合后的材料之间存在许多不同的界面,产生界面极化效应,另外由于钴铁氧体自身的磁性,为材料衰减电磁波引入了磁损耗机理。当钴铁氧体的复合比例为15 wt%时,材料性能最佳,当厚度为3.5 mm时,在频率为10.24 GHz处的最小反射损耗值为-19.09 dB,此时带宽为4 GHz(8.48-12.48 GHz)。(4)通过Hummers法,化学还原后得到还原氧化石墨烯(RGO)包覆的氮掺杂多孔碳/钴铁氧体三元复合材料。菱形十二面体的多孔碳与球状的钴铁氧体负载在片层状石墨烯的表面,材料与材料之间的不同界面增强界面极化,且石墨烯的加入使得材料表面产生更多的缺陷,诱导偶极极化。当石墨烯的加入量为9 wt%时,在频率为15.28 GHz处样品的最小反射损耗值为-40.74 dB,厚度为2.5 mm,有效吸收带宽为4.96 GHz(13.04-18 GHz)。
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