rGO-h-Fe3O4@PANI三相纳米材料的合成及其复合材料吸波性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着现代社会电子技术的发展,通讯、广播和电磁医疗等方面的普及应用,电磁波的应用越来越广泛,但电磁污染也日趋严重。此外,在军事领域,世界各国都期望特种飞机能对探测其方位的电磁波具有吸收功能,如美国于1950年开始把吸波材料用于隐形飞机技术中心,海湾战争fii7隐形飞机的成功使用。因此,为了减少电磁波对人体健康的威胁及对雷达、广播、卫星数字信号等传输的干扰,研究吸波材料成为当务之急[1,2,3]。 一种优秀的吸波材料应该对人体无害、安全环保且价格低廉,可大规模使用。

吸波材料是指能吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量,从而减少电磁波的干扰的一类材料。理想的电磁波吸收材料应当具有质量轻、厚度薄、吸收能力强和吸收频带宽等优点,且其化学组分应具有较好的稳定性,可以适用于不同环境[5,6,7]。然而在实际的材料中尚不能找到完全满足所有条件的理想材料,故国内外学者对此展开了许多研究,其中,张晏清等以硝酸钡、硝酸铁、柠檬酸及多孔玻璃微珠制备前驱体,采用聚合物乳液与复合粉体制备了1.8mm厚的涂层,研究表明,在5-18ghz内,涂层的微波反射损失〉-8db。在6ghz处最大,为-15db[10]。王文婷等采用溶胶-凝胶法制备锶铁氧体包覆碳纳米管(cnts)的吸波材料,并考察了碳纳米管含量对包覆后样品磁性能及吸波性能的影响。而经网络分析仪测定,5%cnts-srfe11.5o19的吸波性能最佳,最大反射率达-19.7db[12]。此外,理想的吸波材料应尽可能地使入射的电磁波进入材料内部,降低反射作用,即满足传输环境与材料之间的阻抗匹配原则[8]。何燕飞等根据电磁波传播规律,设计了具有阻抗渐变结构的三层平板吸波体。其反射率在-8db以下((8—18)ghz),拉伸强度10.8mpa,剥离强度75.2 n/cm,满足一定的工程应用[9]。闫方亮等制备的fe3o4颗粒由于加入了共聚物f127 ,产生了独特的结构,有助于电磁波在材料内部的反射和干涉损耗,使得复合材料的吸波性能有较大的提高。当fe3o4颗粒的含量为40%时复合材料的吸波性能最好[11]

铁氧体吸波材料是研究较多的一类吸波材料,其吸收机理主要是畴壁共振和自然共振。由于其电阻率高,在高频时具有较高的磁导率,并且复磁导率较高值可出现在较宽的频率范围,电磁波易于快速衰减[16]。fe3o4是传统磁性铁氧体微波吸收材料,其价格低廉、制备工艺简单、吸波性能好,但该类吸波材料本身密度大,结合力较差,耐候性差,涂装后涂层内应力明显,存在涂装变形,容易开裂,使用寿命不长等缺陷[4]。因此选用可有效缓解fe3o4吸波材料密度大,质量较重的缺点的中空fe3o4纳米材料。中空fe3o4具有大比表面积,能够造成多重散射。此外,中空fe3o4由于表面存在较多的悬挂键能增强界面极化,多重散射与界面极化的增强能增加材料对电磁波的吸收,进而改善材料的吸波性能。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:可控合成fe3o4作为模板,利用物理共混的方法将中空fe3o4纳米颗粒分散到石墨烯中,最后通过原位聚合在石墨烯中的中空fe3o4表面包覆一层聚苯胺,制备出rgo-h-fe3o4@pani三相吸波材料;

材料表征:对制备出的材料进行相关的结构与形貌表征,ftir、xrd、sem等表征手段监测并优化可控合成,制备其复合材料,利用同轴线法测试其电磁参数,利用cst studio suite软件计算表征其吸波性能。

3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成与英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,制备rgo-h-fe3o4@pani三相吸波材料。

第7-9周:对制备出的材料进行相关的结构与形貌表征。

4. 参考文献(12篇以上)

[1] jose k a,neo c p,sha y,et al.experimental investigations of microwave absorber with fss embedded in carbon fiber composite [j].microwave and optical technology letters,2002,32(4):245—249.

[2] kazantseva n e,ryvkina n g,chmutin i a.promising materials for microwave absorbers[j].radiotekhnikai elektronika,2003,48(2):196—209.

[3] 毛卫民, 方鲲, 吴其晔, 等. 导电聚苯胺/羰基铁粉复合吸波材料[j]. 复合材料学报, 2005, 22(1):11-14.

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