【摘 要】
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生物质基碳材料是指以富碳生物质为碳的前驱体,通过不同形式的碳化反应形成的一类碳材料。生物质碳材料表面含有的剩余官能团可以作为极化中心转化电磁能,其材料内部存在的缺陷位点,可产生空间位阻和界面极化,有利于电磁波的吸收。本工作制备了系列木糖基碳复合材料,采用了 XRD、XPS、FT-IR、SEM、TEM和拉曼光谱对材料的组分和形貌结构进行了表征分析,采用矢量网络分析仪（VNA）测试了样品的电磁参数。结
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.51477002）
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生物质基碳材料是指以富碳生物质为碳的前驱体,通过不同形式的碳化反应形成的一类碳材料。生物质碳材料表面含有的剩余官能团可以作为极化中心转化电磁能,其材料内部存在的缺陷位点,可产生空间位阻和界面极化,有利于电磁波的吸收。本工作制备了系列木糖基碳复合材料,采用了 XRD、XPS、FT-IR、SEM、TEM和拉曼光谱对材料的组分和形貌结构进行了表征分析,采用矢量网络分析仪（VNA）测试了样品的电磁参数。结果如下:（1）以木糖、Cu（NO3）2·3H2O和Fe（NO3）3-9H2O为原料,通过两步水热法合成了 CuFe2O4/碳微球复合材料。研究了碳微球的添加量、微观形貌、磁性能对材料微波吸收性能的影响。结果表明:CuFe2O4修饰在碳微球的表面形成了异质界面,增强了界面极化;CuFe2O4磁性粒子的引入提高了复合材料的介电损耗和磁损耗,增强了微波吸收性能;当碳微球的添加量为0.3 g时,CuFe2O4/碳微球复合材料取得了良好的微波吸收能力,在14.64 GHz下,样品匹配厚度为2.5 mm时,最小反射损耗为-50.4dB,有效吸收带宽为6.24 GHz。（2）以木糖和腺嘌呤为原料,通过水热和高温煅烧法制备了氮掺杂碳纳米片复合材料。研究了煅烧温度、氮的掺杂、形貌结构对复合材料微波吸收性能的影响。结果表明:碳层中的异质原子氮的掺杂可以增加偶极极化中心,引起偶极极化损耗的提高;形成的纳米片层结构,增大了接触面,产生了电荷聚集现象,有利于提升界面极化,同时也能发生多重反射;当煅烧温度为700℃,样品匹配厚度为2 mm时,最小的反射损耗达到-14.65 dB,对应的有效吸收带宽为5.44 GHz。（3）以木糖、腺嘌呤、硝酸锌和硝酸铝为原料,通过水热法制备了ZnAl2O4/氮掺杂碳纳米片复合材料。研究了原料质量比、形貌结构对复合材料微波吸收性能的影响。结果表明:复合材料内部存在大量的界面,产生了界面极化,材料粒子之间形成导电网络,进一步增加对微波的损耗;反应物适当的比例以及铝酸锌的引入可以调节材料的阻抗匹配;当碳纳米片,硝酸锌,硝酸铝的质量比为1:6:15时,在样品匹配厚度为2 mm时,最小的反射损耗达到-40.8 dB,最大的有效吸收带宽为5.6 GHz。图[31]表[5]参[101]
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