锂铝硅/石墨烯复合材料的制备及其吸波性能

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:heartless850
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本课题通过溶胶-凝胶法、溶剂热法和热处理的三步法制备了一种吸波性能优异的新型石墨烯基陶瓷吸波复合材料。主要对高介电常数r GO及透波的LAS进行复合,加入了硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)来增强r GO和LAS粒子的界面结合,使r GO表面附着的LAS粒子形成电容器型结构,仅通过调节复合材料介电常数的方法调节了其阻抗匹配,最终得到超强、超宽、轻量的LAS/r GO-KH-550复合材料。结合SEM、EDS、XPS、XRD、FTIR、TEM和矢量网络分析仪等分析方法,研究LAS用量,后处理温度及KH-550用量对复合材料吸波性能的影响,对比分析了r GO、LAS/r GO和LASr GO-KH-550的结构及吸波性能,并深入分析了吸波机理。研究结果表明LAS/r GO复合材料中LAS粒子间易发生自聚集,从而导致石墨烯表面的LAS粒子分布不均匀。LAS/r GO复合材料的吸波性能相比纯r GO的吸波性能有较大的提升,LAS粒子的加入使材料的介电常数相对于纯r GO大幅度降低,且随着LAS含量的增多,LAS/r GO复合材料的介电常数降低。当GO:LAS的质量比为1:1时LAS/r GO复合材料具备最佳的吸波性能,在频率为4.88 GHz,厚度5.9 mm处达到最小反射损耗值-28.82 d B,厚度范围覆盖2-6mm,最宽吸收频宽为5.36 GHz,且在C波段、X波段和Ku波段都有反射损耗RL值小于-10 d B的有效吸收。采用溶胶-凝胶法、水热反应法和热处理法,通过添加硅烷偶联剂KH-550,将LAS纳米粒子成功地负载到石墨烯纳米薄片上。通过加入LAS纳米粒子和KH-550来调控LAS/r GO-KH-550复合材料的复介电常数,使其具有良好的微波吸收性能。研究表明,LAS/r GO-KH-550复合材料最佳后处理温度为700℃。保持GO量为0.186 g,LAS与KH-550摩尔比不变,LAS/r GO-KH-550复合材料在GO:LAS的质量比为1:3时其吸波性能最佳,在频率为16.8 GHz、厚度2.5 mm处的最小反射损耗为-45.05 d B,最大吸波频宽达到7.68 GHz。硅烷偶联剂KH-550与LAS摩尔比为2:1时,LAS/r GO-KH-550复合材料在X和Ku波段的有效吸收频宽达到6.64 GHz,且具有较强的电磁波吸收能力(RL=-62.25 d B),填充量仅为20 wt.%。LAS/r GO-KH-550复合材料在所有X和Ku波段(8-18 GHz)的有效吸收均低于-20 d B(99.00%)。结果表明,界面极化、德拜偶极弛豫、良好匹配的特性阻抗和四分之一波长匹配对提高LAS/r GO-KH-550纳米复合材料的吸波性能起到了重要作用。因此,LAS/r GO-KH-550纳米复合材料作为超宽频、轻量化、高性能的吸波材料具有广阔的应用前景。
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