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各种电子通讯设备的广泛应用,导致电磁污染问题日益突出。因此,开发兼具高吸收强度和宽吸收频带的吸波材料引起了广泛的兴趣。当前吸波材料研究已经取得了非常大的进展,普遍认为深入探索材料形貌、尺寸、组分与吸收特性之间的关系非常重要,不仅有助于理解吸波机制,也能从新的角度指导电磁波吸收材料的合成。最近研究表明,设计核壳结构材料能结合多重电磁损耗机制,获得高效的吸收性能。基于此,本论文开发了几种新型的核壳吸波材料,主要研究内容与结果如下:(1)通过简单的乙炔热解的方法,合成了TiO2@C纳米核壳结构,并研究了其微波吸收性能。结果表明,反应温度为500°C时,在TiO2表面可以均匀包覆厚度约3.5 nm的碳层,且碳层的包覆厚度可以通过改变反应温度在一定范围进行调节。与初始TiO2相比,TiO2@C核壳结构可以明显提高微波吸收性能。当添加量为40 wt%时,Ti O2@C的最优反射损耗值为–58.2 dB(7.6 GHz)。进一步提高添加量达到60 wt%,在匹配厚度仅2.2 mm时,反射损耗低于–10 dB的范围可达5.0 GHz。性能改善的原因可以归结为复合材料介电性能的提高和核壳结构引起的多重弛豫过程。(2)进一步通过简单的乙炔热解方法,制备了Zn O@C核壳纳米棒。形貌表征和结构分析表明,ZnO表明包覆了均匀的无定形碳层,碳层的厚度约为20nm。与初始ZnO相比,ZnO@C核壳结构可以明显提高微波吸收性能。当添加量为50 wt%时,ZnO@C的最优反射损耗值为–19.3 dB,其有效吸收频宽可以达到5.3 GHz。性能提高的原因主要是介电损耗的增强。界面极化、激子极化和形成导电网络结构是ZnO@C介电损耗增强的主要原因。(3)ZnO没有磁性,主要体现介电损耗。因此很有必要与磁性材料复合,以改善阻抗匹配、拓宽频带及提高吸收。利用原子层沉积方法制备了均匀的花状ZnO@Fe3O4核壳结构。Fe3O4的包覆厚度可以通过控制ALD沉积Fe2O3的循环次数来简单调控。与初始ZnO比较,ZnO@Fe3O4复合材料的电磁波吸收性能得到极大改善。在匹配厚度为2.0 mm时,ZnO@500-Fe3O4有效频段宽度可达5.2GHz;在匹配厚度2.3 mm时,反射损耗低于-20 dB也覆盖了很宽的频率范围(11.6–14.2 GHz)。这些结果表明,ZnO@500-Fe3O4可以成为对抗电磁污染的候选材料之一。基于实验结果分析,提出了相应的机理,解释ZnO@Fe3O4性能提高的原因。(4)磁性金属材料在GHz频段具有更高的磁导率,能结合电-磁多重损耗机制,进一步优化材料吸波性能。因此,通过ALD方法制备了ZnO@Ni核壳纳米复合材料,并研究了它的微观结构和电磁吸收性能。沉积800循环NiO再还原后,可获得均匀的Ni纳米粒子包覆的ZnO,Ni纳米粒子分别范围窄,平均尺寸为13.1 nm。与原始ZnO相比,Ni包覆Zn O复合材料的微波吸收性能有很大提高。匹配厚度为2.0 mm时,反射损耗在10.4 GHz可达到最低值–48.0 dB。而且,匹配厚度为1.5 mm时,ZnO@Ni的有效吸收频带宽度可以达到5.3 GHz(RL小于–10dB)。ZnO@Ni复合材料能够结合多重电磁损耗机制是其吸波性能增强的原因。(5)以CoFe2O4为前体,催化分解乙炔制备了CoFe/C核壳纳米复合材料。通过TEM、HRTEM、Raman、TG和XRD等技术对产物结构进行了表征。结果表明,CoFe/C样品中碳壳厚度约为5–30 nm,碳层结晶不好,含量约为48.5 wt%。由于本征磁性能和电传导的有效结合,CoFe/C有着很好的吸收强度和较宽的吸收频带。在匹配厚度为2.5 mm时,可以实现有效吸收带宽达到4.3 GHz。在匹配厚度4.0 mm时,最低反射损耗为-44.0 dB。因而CoFe/C有潜在的应用价值。