稻壳及棉纤维基吸波功能材料的制备及性能研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nokisoki
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随着电子信息技术的快速发展,电磁吸波材料在民用和军事领域有着广泛的应用。传统吸波材料因其合成工艺复杂、成本昂贵、原料不可再生,达到使用期限报废后不能循环利用也不易降解等一些列问题,使得在实际应用中有很大的局限性。因此,开发出工艺简单、成本低廉,吸波性能优异、且兼顾环保的高应用价值吸波材料显得尤为重要。稻壳、棉纤维等生物材料与传统吸波材料相比,具有天然微结构丰富、来源广、价格低、可降解再生等优点,成为了新型生物质基吸波功能材料的有效碳源之一。本文结合碳化-溶剂热法制备了NixMn1-xFe2O4/碳化稻壳(x=0.3、0.5、0.7)和Ni0.3Mn0.7Fe2O4/碳化棉纤维吸波功能材料,并研究了碳化气氛、碳化温度、Ni2+/Mn2+摩尔比,生物质填充量对复合材料电磁参数、吸波性能和吸波机制的影响。研究结果表明:(1)NixMn1-xFe2O4/碳化稻壳(x=0.3、0.5、0.7)系列吸波功能材料具有明显的顺磁特性。氮气氛条件下碳化的稻壳,有机质氧化程度较小,稻壳层叠孔隙结构保留较完整。碳化稻壳填充量和Ni2+/Mn2+摩尔比使得吸波功能材料的复介电常数和复磁导率及反射损耗值呈规律性变化。材料厚度为4 mm时,与纯Ni0.5Mn0.5Fe2O4纳米粒子相比,范围内基于良好的阻抗匹配、较强的自然共振、德拜偶极弛豫并协同叠层结构效应等,在1.91 GHz处出现最佳反射损耗-14.58 d B,RL值低于-10 d B的吸收频带为1.46-2.41GHz(0.95 GHz)。(2)脱脂棉纤维在氮气氛条件下碳化时,碳化温度影响其直径和表面结构形成不同的纤维产物。700℃碳化棉纤维表面具有均匀细密的褶皱微结构,与Ni0.3Mn0.7Fe2O4复合时有利于磁性纳米粒子的分散及电磁波的多重反射及散射衰减。随着碳化棉纤维含量从0 wt%增加到15 wt%,功能材料的复介电导数虚部值从0.58增加到6.58、复磁导率虚部由1.01增加到59.38。综合考虑与石蜡混合地难易程度,填充10 wt%碳化棉纤维的吸波功能材料当涂层厚度为5 mm时,吸波效果最好,在0.56 GHz处其RL值高达-51.12 d B,有效区间在0.33-0.91 GHz之间。
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