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随着经济的发展,电子产品不断的增加,电磁辐射对人和环境产生的危害越来越严重。电磁辐射成为在水污染、噪声污染和大气污染之后的第四污染源,严重威胁人体健康。吸波材料可以很好的解决电磁波辐射问题而受到广泛关注,与此同时,现在战争中的隐身技术的需要也促进着吸波材料的不断发展。因此,吸波材料越来越引起科学家的重视,在科学界一直是研究的热点之一。 本文通过石墨和磁性金属的复合,采用电弧放电法制备出核壳型碳包钴纳米微粒、碳包镍纳米微粒,研究其电磁微波性能。采用TEM和XRD表征了其形貌、结构和成分;采用振动样品磁强计(VSM)测试了其静态磁性;采用AV3618矢量网络分析仪通过同轴法测量碳包钴纳米微粒混合石蜡和碳包镍纳米微粒混合石蜡的电磁参数,并进行了对比分析。然后将测得的电磁参数分别导入样品反射率计算机模拟程序,模拟出1-20 mm以内的碳包材料混合石蜡复合材料的微波反射率,探讨了含量与厚度两个因素对复合材料微波吸收效果的影响。 实验结果表明,本文所制备的碳包钴纳米微粒、碳包镍纳米微粒均为纳米核壳结构,以纳米磁性金属为核心,表面包覆石墨化的碳层。其中碳包钴纳米微粒粒径在10-40 nm,碳层厚度约3~6 nm;碳包镍粒径在10-50 nm,碳层厚度约1.21 nm。分析碳包钴纳米微粒的微波损耗机制结果表明:介电损耗是碳包钴纳米微粒损耗的主要机制,核壳的结构使得碳与金属之间产生较大的介电损耗。虽然含有金属核,但是磁损耗机制作用并不明显。分析复合材料中碳包金属的含量和厚度两个因素对复合材料的微波吸收影响表明:含量影响电磁参数的变化,通过调节碳包材料在石蜡中的含量可以获得不同的电磁参数;模拟反射率显示,碳包金属混合石蜡复合材料中,碳包钴纳米微粒含量为50wt%模拟厚度为3mm复合材料微波反射率最佳。碳包镍纳米微粒的研究结果与碳包钴纳米微粒的研究结果类似。 经过浓硝酸和浓硫酸混合成混酸,用混酸处理后碳纳米管后,再经过不同温度与时间来进行热处理,研究碳纳米管复介电常数在处理前后的变化,混酸处理工艺和高温热处理对碳纳米管微波性能的影响,模拟了3mm碳纳米管复合材料微波反射率。分析了热处理时间和热处理温度对混浓酸处理后的40-60 nm碳纳米管的复介电常数和微波反射率的影响。另外将只经过热处理后的10-20 nm、40-60nm碳纳米管与硅树脂混合制成复合材料,测试其在50-100 GHz内的微波吸收性能。 实验结果表明,经过混酸处理后的40-60 nm碳纳米管,再经过不同温度与不同时间热处理,整体而言,测得的碳纳米管的介电常数实部增加。1100℃热处理温度的碳纳米管,介电常数实部明显增加。结果表明通过调节热处理的温度和热处理时间可以调节碳纳米管的复介电常数。模拟了未经过任何处理碳纳米管的3mm厚复合材料的反射率表明,碳纳米管微波吸收性能很好,低于-10 dB的频宽约10 GHz(8-18GHz)吸收低峰Rmin=-58 dB。混酸处理后的碳纳米管再热处理,碳纳米管吸波向低频移动。 只经过900-1300℃热处理的碳纳米管研究表明:1)10-20 nm碳纳米管经热处理后的,晶格趋于完整。在50-75 GHz频段,单层碳纳米管混合硅树脂涂层比双层涂层的反射率要好,吸收效果更好。1020℃热处理后的碳纳米管制作成0.5 mm单层碳纳米管/硅树脂涂层的吸波性能比其他的热处理温度好,Rmin=-7 dB,吸收频带宽。在75-100 GHz频段,碳纳米管/硅树脂涂层的吸波效果在1100℃热处理温度最佳,吸收值在-7.5 dB和-10 dB之间。2)研究40-60 nm管径的碳纳米管涂层在75-100 GHz反射率表明,将经过1300℃热处理后的碳纳米管与硅树脂制作成涂层,其吸收值最大,在-7 dB和-8 dB之间。