碳微米管及其复合材料的制备与吸波性能

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jerryby001
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现代战争中,隐身技术的发展是提高武器装备生存突防、总体作战效能的重要手段。理想的吸波材料要求具有“薄”、“轻”、“宽”、“强”的特点,单一组分的吸波材料很难同时满足要求。将碳材料与磁性材料进行优化复合,制备兼具多种损耗机制的复合吸波材料是开发高性能吸波材料的有效途径之一。本文采用新型的气压辅助化学沉积的方法,以甲烷为辅助生长气源,探索出制备高纯、密度小、性能优异的碳微米管(CMTs)材料的新型工艺;并采用化学镀的方法制备了CMTs/Ni复合材料。详细研究了制备工艺对材料的影响,系统的研究了复合材料的吸波性能,分析了该复合材料吸波性能的影响机制。主要成果概括如下:(1)采用尿素和乙二醇为原料,辅助以甲烷作为补充气源,利用化学气相沉积(CVD)法,制备出了大量的CMTs,所制备的CMTs晶化程度好、纯度高且产量高。(2)研究表明,随着初始压力的增加,碳管的管径及产量逐渐增大,由0.5μm增大到1.1μm,当压力增大到0.8MPa时管径基本保持不变;随反应温度的升高,碳管的产量与致密度逐渐增大,至1300℃时保持不变;随着通入甲烷含量的增大,产量也随着快速增大,当补充甲烷至1.7MPa时,产量最大;但当继续增大甲烷通入量后,产量骤减。(3)对已制备的CMTs进行分散、酸化及敏化活化处理,之后采用化学镀镍法对其进行了磁性修饰。研究发现,随着PH值、反应温度的增大,反应越发剧烈,镀层越厚且所镀Ni粒子越易团聚;并在不同反应时间下,制备出不同含Ni量的CMTs/Ni复合材料。(4)对不同Ni含量的CMTs/Ni复合材料进行了吸波性能研究。研究表明随厚度的增加,反射率吸收峰峰值呈先减小后增大的规律,最强峰值的厚度都在2mm处;随着Ni含量的不断增加,峰值有所增大。当Ni的质量分数在70%左右时,厚度为2mm的样品,最大峰值可以达到-30dB,反射率大于-10dB的频带宽为3.9GHz。经修饰后的CMTs,其吸波性能有了较大提高,对于复合型吸波材料的研究有着重要意义。
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