【摘 要】
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随着电子工业的迅猛发展,各种各样的电子、电器设备应用于军事、医疗、通信等领域,空间中存在的大量电磁波不仅会影响电子设备的正常运行,还会对人们的身体健康有一定影响。研究电磁吸波材料作为一种可以有效改善电磁干扰等问题的通用策略,受到了大家广泛关注。为了研发出“厚度薄、质量轻、频带宽和吸收强”的吸波材料,本论文以非晶态镍金属配位聚合物的衍生物为研究对象,成功制备了 NiO/Ni、Ni/C、NiO/Ni@
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随着电子工业的迅猛发展,各种各样的电子、电器设备应用于军事、医疗、通信等领域,空间中存在的大量电磁波不仅会影响电子设备的正常运行,还会对人们的身体健康有一定影响。研究电磁吸波材料作为一种可以有效改善电磁干扰等问题的通用策略,受到了大家广泛关注。为了研发出“厚度薄、质量轻、频带宽和吸收强”的吸波材料,本论文以非晶态镍金属配位聚合物的衍生物为研究对象,成功制备了 NiO/Ni、Ni/C、NiO/Ni@PANI、Ni/C@PANI粒子,并对上述材料的电磁吸波性能进行研究,主要内容如下:(1)利用间苯二甲酸通过溶剂热法合成了非晶态镍金属配位聚合物(Ni-CPs),将其在空气中高温煅烧以后得到球状核壳结构的NiO/Ni复合粒子。NiO/Ni粒子主要依靠界面极化、电偶极子极化的介电损耗,以涡流损耗和自然共振为主的磁损耗及特殊结构的多重散射机制增加材料对电磁波的吸波。当NiO/Ni粒子在石蜡基体中的填充比例为50 wt%时,其反射损耗的最小值RLmin=-41.44 dB,对应的频率为16.5 GHz,厚度为5.5 mm,并在5.5 mm厚度下表现出最大的有效吸波频宽为1.94 GHz。(2)将非晶态Ni-CPs在氩气中高温煅烧制备Ni/C复合材料,Ni/C粒子对电磁波的吸收除介电损耗、磁损耗及多重散射机制外,由于Ni-CPs粒子经高温煅烧后碳包覆在Ni粒子周围,因此在Ni/C粒子内部形成三维导电网络引发强烈的导电损耗,增加材料对电磁波的吸收。当Ni/C粒子在石蜡基体中的填充比例为50 wt%时,反射损耗的最小值RLmin=-21.2dB,对应的频率为4.8 GHz,厚度为5.3 mm,并在2 mm厚度下表现出最大的有效吸波频宽为3.5 GHz。(3)为降低NiO/Ni和Ni/C粒子的涂层厚度并拓宽其有效吸波频宽,通过原位聚合法分别制备了 NiO/Ni@PANI和Ni/C@PANI复合材料,聚苯胺(PANI)作为一种有机高分子材料,在吸波领域,由于具有良好的导电性而使其在电磁场中具有一定的电导损耗,即从增加材料损耗机制方面提高其电磁吸波性能。当NiO/Ni@PANI粒子在石蜡基体中的填充比例为20wt%时,在厚度为4.5 mm时,样品在频率为4.6 GHz时反射损耗达到-67.1dB,最大有效吸波频宽为2.1 GHz;Ni/C@PANI粒子在石蜡基体中的填充比例为20 wt%时,厚度为3.1 mm时,样品可以在频率为8.8 GHz时反射损耗达到-48.2 dB,最大有效吸波频宽为5.0 GHz。
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