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随着通讯设备的高速发展,电磁污染日益严重。电磁波污染变成世界第四大污染源,人类开始寻求解决方法;而微波吸收材料是一种消除电磁污染的主要方式。对于微波吸收材料,合理的化学元素掺杂和巧妙的结构设计是提升其电磁波吸收性能的重要途径。而有效带宽、最低吸收强度、阻抗匹配和重量是微波材料性能的重要评判标准。本文用有机金属框架为基底,并且利用两种不同的方式合成了刺猬状的硼、氮共掺的碳复合材料。
利用硼氢化钠为硼源,制成了刺猬状的硼、氮共掺的碳复合材料。硼原子和氮原子的掺入,增加了复合材料的缺陷;并且在原有的金属框架上原位生长出的碳纳米管使各个多面体相互连接,形成了导电网格,使材料对于电磁波具有较好的吸收效果。并研究在不同退火温度下材料的性能:当退火温度为900℃时,样品具有最佳的电磁波吸收性能。当厚度(d)为3mm时,最小反射损耗(RLmin)达到-37.3dB,并且当RL<-10dB,有效吸收带宽达到3.1GHz。虽然最小反射损耗优于未掺杂硼原子的样品,但有效吸收带宽小于未掺杂硼原子的样品。
将掺入硼原子的方法改进为用硼酸与有机金属框架混合的方法,制备了不同退火温度下的刺猬状硼、氮共掺的碳复合材料。当退火温度为900℃时,样品具有最佳的电磁波吸收性能;并且该种方法制备出的样品的电磁波吸收性能优于上种方法。进一步探究钴原子与硼原子的比例变化对电磁波吸收性能的影响:改变钴原子与硼原子的比例对于样品的形貌影响不大。当钴原子与硼原子的比例等于3时,获得了微波吸收性能最佳的样品。当样品(钴原子与硼原子的比例等于3)在填充比为25%时,并且厚度为2.7mm时,RLmin达到-51.5dB。当厚度为2mm时,有效带宽达到4.63GHz远高于未掺杂硼原子的样品。
此外利用微波吸收机理对样品(钴原子与硼原子的比例等于3)进行理论分析。通过计算分析推测出极化现象为缺陷极化,并且在刺猬状的硼、氮共掺的碳复合材料中是交换共振引起的磁损耗。由碳管形成的导电网格、缺陷极化和交换共振的协同效应以及优越的阻抗匹配度使样品(钴原子与硼原子的比例等于3)具有优异的微波吸收性能。
利用硼氢化钠为硼源,制成了刺猬状的硼、氮共掺的碳复合材料。硼原子和氮原子的掺入,增加了复合材料的缺陷;并且在原有的金属框架上原位生长出的碳纳米管使各个多面体相互连接,形成了导电网格,使材料对于电磁波具有较好的吸收效果。并研究在不同退火温度下材料的性能:当退火温度为900℃时,样品具有最佳的电磁波吸收性能。当厚度(d)为3mm时,最小反射损耗(RLmin)达到-37.3dB,并且当RL<-10dB,有效吸收带宽达到3.1GHz。虽然最小反射损耗优于未掺杂硼原子的样品,但有效吸收带宽小于未掺杂硼原子的样品。
将掺入硼原子的方法改进为用硼酸与有机金属框架混合的方法,制备了不同退火温度下的刺猬状硼、氮共掺的碳复合材料。当退火温度为900℃时,样品具有最佳的电磁波吸收性能;并且该种方法制备出的样品的电磁波吸收性能优于上种方法。进一步探究钴原子与硼原子的比例变化对电磁波吸收性能的影响:改变钴原子与硼原子的比例对于样品的形貌影响不大。当钴原子与硼原子的比例等于3时,获得了微波吸收性能最佳的样品。当样品(钴原子与硼原子的比例等于3)在填充比为25%时,并且厚度为2.7mm时,RLmin达到-51.5dB。当厚度为2mm时,有效带宽达到4.63GHz远高于未掺杂硼原子的样品。
此外利用微波吸收机理对样品(钴原子与硼原子的比例等于3)进行理论分析。通过计算分析推测出极化现象为缺陷极化,并且在刺猬状的硼、氮共掺的碳复合材料中是交换共振引起的磁损耗。由碳管形成的导电网格、缺陷极化和交换共振的协同效应以及优越的阻抗匹配度使样品(钴原子与硼原子的比例等于3)具有优异的微波吸收性能。