C@SiC核壳材料的制备及吸波性能

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高温吸波材料是近年来吸波材料发展趋势之一,由于磁性材料居里温度低,在高温下磁性吸波材料无法应用,因此提高介电吸波材料的吸波性能是目前高温吸波材料所着重的。SiC作为介电材料,拥有优秀的力学性能以及耐高温性能,但SiC对电磁波的损耗能力弱,通过对其包覆碳层,可以提高其介电损耗能力,提高其在高温下的吸波能力。本文首先对SiC晶须的吸波性能进行探究,并使用NiCl2刻蚀以及蔗糖包覆两种方法制备C@SiC材料,从而对制备条件进行优化并探究不同条件、不同制备方法对所制备的结构的影响并研究其与吸波性能的关系。SiC晶须以不同质量百分比与吸波基体石蜡掺杂后对比其电磁参数与稀薄性能,按50%质量掺杂后的样品具有最优的吸波强度以及有效吸收频带宽度。不同浓度NiCl2下反应得到的C@SiC具有不同的电磁参数,随着反应溶液浓度上升,介电常数实部与虚数数值都随之下降,不同反应浓度下所得样品吸波性能相比SiC晶须,有效吸收频段宽度变窄,吸收强度变弱,与0.25mol/L浓度下反应得到的C@SiC具有最优吸波性能。不同反应温度下所得样品形貌差异较大,碳层厚度与C@SiC材料半径比值随反应温度提高而变大,1300℃下反应所得样品的介电常数实部数值最大,1100℃下所得材料在2-6GHz频率范围内的介电常数虚部数值显著小于其他样品。通过不同反应温度制备的C@SiC材料的电磁参数以及吸波性能对比,在1300℃下所制备的C@SiC材料具有最优的吸波性能。使用NiCl2制备的C@SiC材料的吸波性能与SiC晶须原料相比变差的原因是材料中生成了Si-Ni相使材料的阻抗匹配变差。使用蔗糖作为外来碳源包覆SiC晶须,探究了不同浓度以及不同水热温度下C@SiC晶须的形貌变化以及电磁参数变化。随着浓度的上升,样品中的碳球半径逐渐变小,SiC形貌变化不大,材料的介电常数实部数值随反应浓度上升而提高,虚部数值随反应浓度上升而变大,在吸波方面,经过较低浓度蔗糖溶液处理过的SiC晶须展现优异的吸波能力,高浓度下的得到的材料则体现较差的吸波能力。在不同水热温度环境下制备的材料具有明显的形貌差距,较高温度处理过的样品内残留更多的游离碳,且半径比较低温度下的碳球半径大。利用蔗糖制备的C@SiC材料壳层连贯性较NiCl2刻蚀样品差。
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