MWCNTs基金属氧化物复合材料微波吸收性能研究

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金属氧化物(Fe2O3/Fe3O4/CuO)是常见的介电微波吸收材料,将金属氧化物与多壁碳纳米管(MWCNTs)复合,可以增强材料的微波吸收性能。以酸化MWCNTs、亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])、CuSO4·5H2O、盐酸和氨水为原料,用水热法制备了 MWCNTs/Fe2O3、MWCNTs/Fe3O4@C 和 MWCNTs/CuO 复合材料。采用FESEM、TEM、XPS、XRD、傅利叶红外光谱、拉曼光谱和矢量网络分析仪(VNA)对复合物的形貌结构和电磁参数进行了表征分析,具体如下:(1)以酸化MWCNTs、K4[Fe(CN)6]和盐酸为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用水热法合成了 MWCNT和普鲁士蓝(Prussian Blue,PB)的复合材料及其煅烧衍生物。研究了复合材料的制备条件和形貌结构对其微波吸收性能的影响。结果表明:在含氧煅烧条件下获得的MWCNTs/Fe203复合材料为空心树莓状,其在厚度为4 mm时,频率为5.3 GHz时的最小反射损耗值为-28.6 dB,最大有效吸收带宽为4.06 GHz。无氧煅烧条件下获得了MWCNTs/Fe3O4@C,其在厚度为3 mm时的最小反射损耗值为-17.8 dB,最大有效吸收带宽为3.98 GHz。(2)以酸化MWCNTs、K4[Fe(CN)6]和盐酸为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用水热法制备了 MWCNTs/Fe2O3复合材料。研究了原料物质的质量比和复合材料的形貌结构对复合材料微波吸收性能的影响。结果表明:酸化MWCNTs缠绕在多孔的空心树莓状Fe2O3表面均匀生长;随着MWCNTs在原料中物质的质量比的增加,复合材料微波吸收性能先增强后减小,当MWCNTs与K4[Fe(CN)6]的物质的质量比为4.6:1时,复合材料在样品厚度为1.5 mm时,频率为15.28 GHz处反射损耗最小值为-53.26 dB,相同厚度下最大有效带宽为5.12 GHz。(3)以酸化MWCNTs、CuSO4·5H2O和氨水为原料,采用水热法制备了MWCNTs/CuO复合材料。研究了原料物质的质量比和复合材料的形貌结构对复合材料微波吸收性能的影响。结果表明:酸化MWCNTs在片状CuO表面互相缠绕,形成了导电网络;随着MWCNTs在原料中物质的质量比的增加,复合材料微波吸收性能先增强后减小,当MWCNTs:CuSO4·5H2O物质的质量比为2.1:1.5时,其在样品厚度为3.7 mm,频率为5.1 GHz处的最佳反射损耗值为-48.7dB,其最大有效吸收带宽值为3.64 GHz。图[27]表[4]参[100]
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