磷/氮掺杂石墨烯基复合材料高频电磁波吸收性能研究

来源 :西北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sirius1394
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
吸波材料是将电磁波吸收并转变成热能或者使电磁波干涉相消的功能性材料,被用来有效降低电磁辐射污染与提高电子设备在复杂电磁环境中工作能力,在精密电子设备和军事隐身技术领域具有重要应用价值。研发厚度薄、密度小、吸波能效高、频段宽、环境适用性好的吸波材料,是当前本领域研究的热点。调控材料的磁损耗特性和电损特性,设计满足阻抗匹配的新型复合材料,是提高吸波性能的有效途径。石墨烯具有电导率高、比表面积大和质量轻等优点,其电损性能可受结构有效调控。常见的磁损耗材料有铁、镍及其氧化物等,具有储量丰富、成本低廉、种类众多、抗氧化和磁性可调等优点。利用石墨烯及其衍生物与传统磁损材料设计具有高效微波吸收效能的复合材料,有良好的应用前景。本文主要研究掺杂石墨烯基复合材料的微纳结构、负载量、结合方式以及界面效应等因素对吸波效能的影响。通过调控掺杂石墨烯材料上纳米材料的种类及形貌,调节了复合材料的复数磁导率和介电常数,研究了复合材料中掺杂石墨烯材料和纳米材料间的协同相互作用,提高了电磁波吸收特性。本文完成了磷掺杂石墨烯(P-GN)、磷掺杂石墨烯/三氧化二铁(P-GN/Fe2O3)、磷掺杂石墨烯/四氧化三铁(P-GN/Fe3O4)和氮掺杂石墨烯/镍(N-GN/Ni)复合吸波材料的制备,并对它们的微波吸收性能进行深入研究。此外,对磷掺杂石墨烯基的导电性进行计算,开展了理论研究,为磷掺杂石墨烯基复合材料的设计提供了指导。1.P-GN的制备及其微波吸收性能研究基于磷元素掺杂石墨烯优良的导电性,利用一步溶剂热法制备出超薄、褶皱的P-GN片层材料。通过XRD、TEM、SEM、FTIR及XPS对P-GN材料的形貌、结构、表面电子态、结合方式等进行了表征。微波吸收结果表明,与纯的氧化石墨烯(GO)相比,P-GN的微波吸收效能得到了明显的提升。质量分数为50%的P-GN材料在15.3GHz处的最小反射损耗值(RL min)为-14.1 dB,且材料的厚度仅为1.5 mm。2.P-GN/Fe2O3复合材料的制备及其微波吸收性能研究为进一步提高材料的吸波特性,采用一步水热法制备了P-GN/Fe2O3复合材料。TEM表征发现六边形片状Fe2O3较为均匀地负载在P-GN上,与单独的P-GN片层材料和纯的Fe2O3纳米薄片相比,P-GN/Fe2O3复合材料显示出更强的微波吸收性能。当P-GN的含量为50 mg,厚度为5.0 mm时,在5.5 GHz频率处,P-GN/Fe2O3复合材料的RL min值可以达到-28.2 dB且其有效吸收带宽(RL<-10 dB)值为2.8 GHz(4.3-7.1 GHz)。3.P-GN/Fe3O4复合材料的制备及其微波吸收性能研究为优化材料的阻抗匹配特性,增强微波吸收性能。采用退火-还原法制备了P-GN/Fe3O4复合材料。TEM表征发现Fe3O4较为均匀地负载在P-GN上,且保持六边形片状结构。对P-GN/Fe3O4复合材料的微波吸收性能进行测试,其结果表明,与P-GN/Fe2O3纳米复合材料和纯的Fe3O4纳米片相比,P-GN/Fe3O4复合材料显示出更强的微波吸收性能。在厚度仅为1.7 mm时,复合材料能达到RL min值为-58.5 dB。4.N-GN/Ni复合材料的制备及其微波吸收性能研究对氮元素掺杂石墨烯(N-GN)也进行了实验研究。用水热法制备了N-GN/Ni复合材料。从TEM结果可以观察到多刺状的Ni分布在N-GN表面。吸波性能结果表明,在其厚度仅为1.6mm,频率为13.6 GHz时,有效吸收带宽(RL≤-10dB)为3.9GHz(11.2 GHz15.1 GHz),RL min值可达-47.1 dB。研究表明,磷/氮元素掺杂进入石墨烯晶格中,既能够调节石墨烯的介电常数,又能增加石墨烯的缺陷,有效衰减和损耗入射吸波体的电磁波。将掺杂石墨烯材料与纳米颗粒结合,利用纳米晶与石墨烯之间的界面效应与两者间的协同效应,大幅度提升了复合材料的吸波性能。
其他文献
多孔硅(porous silicon,PSi)作为一种纳米结构材料,具有较大比表面积、易于表面修饰、易于生物修饰等诸多优点。目前多孔硅生物传感器已被广泛应用,而基于荧光标记的多孔硅生物传感器都是使用荧光光谱仪进行检测,基于荧光标记的多孔硅生物芯片无法使用荧光光谱仪进行检测。本文基于数字荧光图像提出了一种新的生物检测方法,在488nm的可见激光激发下,采用数字呈像设备获得多孔硅量子点生物传感器的荧光
压力分散型锚索是一种岩土锚固技术,属于荷载分散型锚索的一种,在近半个世纪以来广泛的用于各种边坡支护的实际工程中。这种锚索的特殊性在于有多个单元锚索,这些锚索分布于
约束编程(CP)是用于建模和求解组合约束问题的通用且灵活的框架。表约束(也称为扩展约束)明确表示它们所涉及的变量的值的允许组合作为元组序列,称为表。表约束理论上可以编码任何类型的约束,并且是约束编程中最有用的约束之一。这些约束可以从已经从配置问题中的数据库读取的数据生成,或者可以编码用户的偏好以及其他应用程序。表约束将任意约束明确定义为一组解(元组)或非解。因此,表约束的空间与元组的数量成比例。简
目前,在科学技术和自然领域中,仍然存在着大量亟待解决的非线性问题。逼近问题中的参数形式一般是各种形式的参数,但是由于非线性问题非常普遍,就很难归结为一般的理论,这些非线性问题现在依然是科学技术领域研究的重点。作为计算科学中最有力的数值算法之一,插值法在非线性问题的解决中起到了至关重要作用。它的目的是构造出一个有连续定义的新函数,使新的函数与被插值的函数在给定点的值上完全一致。其中,多项式插值是最先
纱布是用于皮肤伤口的最广泛使用的伤口敷料。这不仅是因为纱布具有成本效益并且易于使用,还因为它们可以充当物理屏障来保护受伤的皮肤免受细菌感染。然而,由于以下两个原因,纱布的使用可能使伤口的再生恶化:1)纱布可引起严重的感染,因为伤口挤出物被吸收到纱布中为细菌的生长提供了适当的滋润和营养的环境;2)由于伤口挤出物渗透到纱布中,纱布会紧紧粘在受伤的皮肤上,并在换药时损坏新形成的皮肤,从而导致“继发性伤害
目的:评估胆道腔内照射治疗(intraluminal brachytherapy,ILBT)相比单纯支架植入对胆道恶性梗阻性疾病的治疗效果。方法:在PubMed,EMBASE,Cochrane Library,CNKI,万方,维普和
目的:通过建立大鼠骨性关节炎模型,观察谷氨酸离子型受体拮抗剂MK801关节腔注射后对补体C5和MAC、炎症因子的表达变化以及软骨病理改变,探讨外周谷氨酸受体拮抗剂减轻OA进展的发病机制,为骨性关节炎的预防和治疗开辟新的路径。方法:1)动物模型建立及病理评分:将40只SD大鼠随机分为假手术组、模型组、模型治疗组、模型激动组4个实验组。A:假手术组(Sham operation group,SOG组)
本论文从设计高稳定性析氧及检测电极材料出发,首先以兼具性能优越与价格便宜的镍作为新型高性能析氧电极材料构建的基础材料,深入研究了在镍材料基础上,通过结构设计以及与其他材料结合的方式,增加催化剂稳定性及催化性能的规律,阐述了结构设计与材料选择对析氧催化剂稳定性提高与析氧性能提高的作用机制。其次在此结构设计及性能提高思路基础上,进一步将其应用在电化学检测材料的构建,通过酶与凝胶及电子介体材料结合,使材
近年来,为了寻求更加合理的发展模式以解决城市化发展过程中的诸多问题,中国提出了新型城镇化战略。中国的新型城镇化不仅仅是城市发展的问题,更可能会对中国数以亿计农民的生活方式和农村居民点利用方式产生重大影响。天津市蓟州区作为国家新型城镇化综合试点地区,其新型城镇化政策的实施,不仅影响蓟州区的城市发展,更深刻影响其农村居民的利用方式。同时,蓟州区作为国家级乡村旅游示范县,其旅游发展势头迅猛,对周边村庄发
华南板块作为扬子板块和华夏板块在中晚元古代碰撞拼合而成的地质单元,在晚白垩纪以来一直受到太平洋板块和印度板块对欧亚大陆挤压的影响。华南板块西部为刚性的四川盆地,东部为华夏板块,而中部则为一系列北东-南西向的陆内变形带。沅麻盆地处于华南板块中部,东侧为雪峰山构造带,西边为川东褶皱带,对盆地内部沉积的白垩纪红层的研究有利于了解华南板块晚中生代以来的构造演化。其中川东褶皱带作为华南板块中部的“侏罗山式”