POMs自组装衍生聚合物及碳基复合物吸波性能的应用性研究

来源 :西安工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:FB100087
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电磁波在国防和民用电磁防护领域带来的安全和污染等问题日益严重,因此研发性能优异的吸收材料迫在眉睫。随着无线技术的高速发展,吸波材料的研究趋势逐渐向形态低维化、材料复合化、频段宽频化、功能多样化进行转变。作为由大量氧包裹过渡金属的化合物,多金属氧酸盐(Polyoxometalats,简称POMs)因其精巧的结构、繁多的元素和强大的功能集于一身而备受关注。其中,Keggin型POMs不仅拥有类似半导体的带隙结构,还具有多样性、高活性、选择性以及独特的配位能力,有望通过分子设计和组装等方法制备出性能卓越的复合吸波材料。但其独特的笼状几何结构内部存在大量的空隙,不利于载流子迁移,导电性能较差。因此,本文将重点阐述POMs材料与导电高分子等材料通过核壳结构设计进行匹配复合,或与有机配体自组装且碳化后,获得具有多重电磁损耗机制及特殊结构的复合型吸波材料。本文从材料结构设计出发,通过将无机材料POMs与有机导电高分子材料(PANI)经过静电自组装负载到NiCo2O4、Fe2O3上,从而实现良好的吸波效果。或将POMs/多巴胺静电自组装结构与磁性材料(Co Fe2O4)复合后,采用碳化策略得到过渡金属碳化物和磁性合金复合氮掺杂碳骨架结构,从而提高其电磁波吸收能力,实现“薄、轻、宽、强”的目标。(1)以过渡金属氧酸盐作为阴离子相,苯胺作为有机配体,NiCo2O4作为负载基体,通过水热法和静电自组装的方法,制备了孔隙骨架状纳米复合吸波材料(NiCo2O4@酸掺杂PANI/α-Si W11Mn)。酸掺杂聚苯胺作为电导损耗相锚定在高纵横比的NiCo2O4表面上,使整个材料具有一定的导电性,能实现改善电磁参数和调控电子输运性质的目的,其他组分则作为介电损耗相来平衡阻抗匹配。另外,设计骨架结构可有效降低密度和等效介电常数。三元NiCo2O4@酸掺杂PANI/α-Si W11Mn纳米复合材料显示卓越的吸收性能,当吸收剂添加量为35 wt%时,在仅1.6 mm时,RL最大可达-52.4 d B。在仅1.9 mm处,低于-10d B的有效吸收频带宽可达6.5 GHz。随着电导组分含量的增加,三元纳米复合材料表现出更好的综合性能,最大吸收为-60.4 d B(2.4 mm),有效吸收带宽为6.5 GHz(2.9 mm)。在1.5~5 mm范围内,低于-10和-20 d B的有效带宽分别为13.9和11.1 GHz。(2)磷钼酸作为钼源,与有机配体多巴胺和磁性铁酸钴通过静电自组装结合碳化策略设计层次多孔形貌可控的纳米复合吸波材料(Mo2C/Fe Co/NC)。通过调节p H值和表面活性剂的种类,得到了花球状、百合簇和蝶结态三种纳米结构。高度分散的Mo2C纳米粒子可以诱导多层异质结构界面,增强碳基材料的吸收特性。Fe Co纳米颗粒能产生强磁耦合网络,提高协同效应。研究结果表明,最佳样品(8.5-Mo2C/Fe Co/NC)表现出优越的电磁波吸收性能,低于-10 d B的有效带宽为10.27 GHz(3.4 mm),有效吸收面积是135.57(d B·GHz)。此外,阴离子-Mo2C/Fe Co/NC的RL可达-60.18 d B(2.8 mm)。阳离子-Mo2C/Fe Co/NC的RL达到-77.37 d B(2.2 mm)。另外,在厚度为2.2 mm时,也能获得7.25GHz的有效带宽。(3)采用水热法和静电自组装的方法成功制备镍(II)取代α-Keggin型多金属氧酸盐和聚苯胺包覆的Fe2O3空心纳米纺锤体(Fe2O3@酸掺杂PANI/α-Si W11Ni)。Fe3+首先水解聚合成Fe2O3,然后溶解成[Fe(H2PO4)x]3-X,得到中空结构。在聚苯胺链上,多金属氧酸盐以质子掺杂反离子形式存在,并且与链上的胺和亚胺的N原子结合,即(-NH+=)/α-Si W11Ni。此过程中生成的极化子和双化极子交替运动且电子均匀分布在链上,通过电荷转移增强导电性。研究结果表明,三元复合材料(Fe2O3@酸掺杂PANI/α-Si W11Ni)在负载率为50%时对电磁波的吸收性较强。在3.5 mm和6.9 GHz处,最大RL值达到-53.6 d B。在厚度仅为1.9 mm时,低于-10 d B的最大吸收带宽为6.3 GHz(11.7~18 GHz),分别覆盖率C、X和Ku频段。
其他文献
超级电容器作为最主要的能源存储设备,以其优异的功率密度、高的比电容以及良好的循环稳定性被广泛的应用于电动交通工具,电子设备以及能源收集系统等方面。电极材料作为超级电容器的核心组成部分,对超级电容器的商业化应用起着至关重要的作用。二维过渡金属层状材料因其具有高的功率密度、高的理论电容以及良好的倍率性能等优点,被认为是最具有潜力的电极材料。但较低的能量密度以及循环稳定性是制约超级电容器商业化应用的重要
学位
金黄色葡萄球菌是能导致人畜感染的条件致病菌,正常条件下是人和动物的常在菌,可定植于皮肤并且25-30%的健康人群鼻腔中有金黄色葡萄球菌的存在。金黄色葡萄球菌主要引起的是皮肤和软组织感染,但有时能引起严重的全身感染甚至导致死亡,特别是在其获得甲氧西林耐药性之后。在金黄色葡萄球菌获得携带mec A基因相关的遗传物质后就进化成耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。2004年荷兰首次报道了家畜相关MRSA
学位
陶瓷电容器是电子工业领域使用最广泛的电子元器件之一。随着工业的进步和发展,在航空航天、能源、核电等领域迫切地需要能够在高温环境中稳定工作的大容量陶瓷电容器。铋层结构铁电材料因具有居里温度高、自发极化大、介电损耗小等特性,被认为是高温电子元器件领域最具应用前景的材料体系之一。K0.5Bi4.5Ti4O15(KBT)作为铋层状结构铁电材料体系家族成员之一,改性后的KBT陶瓷出现了明显的低频巨介电响应,
学位
锂离子电池因具有无记忆效应、较高容量、长循环使用寿命等优点被广泛使用。随着电子产品的更新换代加快和新能源产业的崛起以及“碳达峰”“碳中和”的时代背景下,对锂离子电池的性能提出更高的要求,电极材料的是影响性能的关键因素之一。大规模商业化使用的负极材料是较低理论比容量(372 m Ah g-1)的石墨,难以满足更高的使用要求。而铁基氧化物具有高的理论比容量、成本低廉和安全无毒,在自然界中储量丰富等优点
学位
巴贝斯虫是一种寄生在宿主红细胞内的血液原虫,常见种类有田鼠巴贝斯虫,东方巴贝斯虫,犬吉氏巴贝斯虫等。凡脊椎动物都有可能感染,被认为是哺乳动物血液中常见的寄生虫。目前巴贝斯虫的诊断方法有显微镜检测,体外培养,血清学试验和分子检测。其中显微镜检测仍是金标准,但需要专业人员操作,且具有主观判断性的缺点。体外培养耗时长,尚不健全,不适应于大部分实验室。分子检测目前依赖于检测梨形虫18S r RNA的通用引
学位
C/C-Si C-Zr B2(CT)具有密度低、宽温域抗氧化抗烧蚀性能优异等特点,未来有望用于制造高功率密度柴油机活塞。活塞服役过程中受到燃气高频冲击,出现烧蚀时,相关零部件服役寿命大幅缩短,然而陶瓷基复合材料针对这一服役环境的烧蚀研究鲜有报道。铝合金热导率高,可做为复合材料的塑韧性组元,引入CT后有望降低其服役过程中的表面温度、改善力学性能,进而提高CT抗烧蚀性能,同时可缩短材料制备周期、降低成
学位
牛传染性鼻气管炎病毒(Infectious bovine rhinotracheitis virus,IBRV)和牛病毒性腹泻病毒(Bovine viral diarrhea virus,BVDV)是目前严重危害养牛业生产的重要病原。前者又名牛疱疹病毒1型(Bovine herpesvirus-1,BoHV-1),可以引起牛传染性鼻气管炎(Infectious bovine rhinotrache
学位
结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)是一种人畜共患的胞内寄生菌,具有非常强的逃避宿主免疫应答并导致长期潜伏感染的能力,能够引起人及动物结核病。牛分枝杆菌卡介苗(Mycobacterium bovis Bacille Calmette-Guerin,M.bovis BCG)是目前唯一可用于人结核病防治的疫苗,虽然其免疫效果并不理想,但是也毋庸置疑地拯救了数以百
学位
结核病(Tuberculosis,TB)是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,M.tb)引起的一种消耗性人畜共患病。据报道,2017年全球有1000万结核病新发病例,因结核病死亡的人数达160万。M.tb致病机制不完全清晰是结核病长期存在且难以控制的根本原因。巨噬细胞是M.tb感染过程中重要的宿主细胞,其与细菌的互作方式直接影响着结核病的进程,因此深入研究M.tb
学位
随着多传感器数据融合技术在信息技术、人工智能和控制通信等方面的光速发展,分布式融合估计方法因其鲁棒性强、计算量小且容错性高的优点被广泛研究和应用。现有的分布式融合估计通常假设系统受到的噪声为高斯噪声,但由于采集的数据不足或缺失,使得噪声的统计特性难以获得高斯分布或噪声其本质为非高斯的。因此,本文对未知但有界(Unknown-but-bounded,UBB)的非高斯噪声干扰下的分布式融合估计进行了如
学位