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随着5G时代的到来,人们对电磁波的使用上了一个新的台阶,然而,电磁波在产生、传递和接收过程中会产生大量的辐射,严重的会影响设备的正常工作,因此电磁波吸收材料的研究就显得尤为重要了。碳纳米管作为一种常见的碳系材料,在吸波方面的应用也越来越广泛。碳纳米管具有比表面积高,质量较轻,导电能力强等优异的物理和化学特性,其表面还存在大量悬挂键和π电子,这样的结构有利于形成偶极子极化和界面极化,使电磁能迅速转化为热能而被耗散。但单一的碳纳米管吸收频带窄,不适应高温环境等缺点。因此本文将多壁碳纳米管分别与具有不同性质的材料如耐高温陶瓷碳化硅,导电高分子聚吡咯以及金属有机框架ZIF-67复合,以望获得阻抗匹配良好,微波吸收性能优异的复合材料。主要研究了不同投料比对复合材料结构和性能的影响,采用XRD、FTIR、XPS、SEM等对制备得到的产品在微观形貌、晶体结构、元素种类等方面进行表征与分析,采用矢量网络分析仪(VNA)对制备的复合材料的电磁参数进行测试,结果如下:(1)用硅烷偶联剂和浓硝酸分别对碳化硅和多壁碳纳米管进行改性,使改性后的材料在高温高压下发生酰胺化反应,得到了Si C/MWCNTs复合物。研究了MWCNTs与Si C不同投料比对复合材料微波吸收性能的影响,结果表明:改性碳化硅表面的氨基和多壁碳纳米管表面的羧基结合形成酰胺键,说明二元复合材料制备成功。随着MWCNTs和Si C投料比的增大,材料的微波吸收性能先增强后减弱。当多壁碳纳米管与碳化硅的投料比为1:5时,制备的样品性能较好,在1.5 mm厚度下,有着5.04 GHz有效吸收带宽(EAB);两种材料的投料比为3:20时,在3.9 mm厚度下,最小反射损耗(RLmin)为-36.87 d B。在多壁碳纳米管表面键合引入碳化硅,会使两种材料间产生大量界面极化损耗,再加上碳纳米管表面的大量缺陷和羧基官能团产生的偶极子极化损耗,使复合材料的微波吸收增强,但过大的投料比不利于材料的阻抗匹配。(2)在二元复合材料Si C/MWCNTs的基础上,引入导电损耗机制的聚吡咯(PPY),采用原位聚合法制备了Si C/MWCNTs/PPY三元复合材料,研究了不同投料比对三元复合材料微波吸收性能的影响。结果表明:当复合材料中聚吡咯的质量一定时,随着复合材料MWCNTs与Si C投料比的增加,微波吸收性能逐渐增强。当聚吡咯、多壁碳纳米管和碳化硅的投料比为18:1:5时制备的样品EAB最宽,在1.2 mm较薄的厚度下,其EAB为4.16 GHz;三种物质的投料比为15:1:4时制备的样品具有最佳的RLmin,在2.1 mm的厚度下,其RLmin为-46.64 d B。聚吡咯在二元复合材料的表面诱导生成的缺陷与多壁碳纳米管经表面改性产生的缺陷和官能团,都可作为极化中心产生电磁损耗,而三元复合材料中的界面极化效应大大加强,三种材料间构成的导电网络也有利于电导损耗的产生。(3)为制备具有磁损耗机制的多壁碳纳米管基吸波材料,将酸化的多壁碳纳米管加入到合成钴铁氧体的反应物中,制得了二元杂化物Co Fe2O4@MWCNTs,以二元复合物为模板合成金属有机框架材料ZIF-67,制备了前驱体Co Fe2O4@MWCNTs/ZIF-67,最后在管式炉中还原钴铁氧体,得到钴铁合金(钴)/多壁碳纳米管(多孔碳)复合材料,研究了Co Fe2O4@MWCNTs与ZIF-67的不同投料比以及煅烧温度对复合材料微波吸收性能的影响。结果表明,前驱体中的钴铁氧体经高温煅烧被还原为钴铁合金,而二甲基咪唑钴盐也变为钴单质和多孔碳。当煅烧温度为600℃,Co Fe2O4@MWCNTs与ZIF-67的投料比为19:45时,在2.3 mm的厚度下,其EAB达到了7.2 GHz,在2 mm的厚度下,其反射损耗达到最小为-44.84 d B,具有优异的微波损耗能力。复合材料中的多孔碳和内部空隙有利于电磁波的多重反射,不同材料间形成的导电网络有利于电子传输,钴铁合金与碳材料间形成的异质界面带来的极化损耗以及磁介质产生的磁滞和涡流损耗构成了材料的多重损耗。