铁酸锌纳米复合材料制备及其吸波性能研究
铁氧体与碳材料的复合可以改善材料的阻抗匹配性并提升吸波性能，而聚合物材料通常具有良好的可加工性、化学稳定性及柔性，因此，将吸波功能材料与聚合物材料结合起来可以拓宽纳米吸波材料的实际应用并且提高材料的综合性能。 在本论文中，我们选择了铁酸锌(ZnFe2O4)、碳纳米管(CNTs)、还原氧化石墨烯(RGO)作为吸波功能性填料组分。在研究工作中，将ZnFe2O4纳米粒子与碳材料(CNTs、RGO)结合，利用聚偏氟乙烯(PVDF)作为基体制备吸波复合薄膜。通过改变功能纳米填料的组成、含量和加工温度，探索研究了PVDF的结晶行为对复合薄膜吸波性能的影响，分析了复合材料在X波段的电磁波吸收性能及机理。主要研究结果如下: (1)首先采用溶剂热法合成出磁性纳米粒子ZnFe2O4，经超声处理ZnFe2O4和CNT混合溶液，制得ZnFe2O4@CNT缠结结构，经探索实验，确定ZnFe2O4与CNT的最佳质量比为8∶1，再将ZnFe2O4@CNT作为纳米功能填料加入PVDF基体中制备ZnFe2O4@CNT/PVDF复合薄膜。研究表明，纳米填料的加入和加工温度的改变影响了PVDF的结晶行为，进而影响其吸波性能。纳米填料的加入促进了PVDF中β相的生成，加工温度升高，β相向α相转变，在加工温度为60℃，填料含量为7wt％，样品厚度为2.4mm时，该复合薄膜的最佳反射损耗达到-54.5dB。当加工温度升高到150℃时，最佳反射损耗为-35.2dB，并且实现整个X波段内均有效吸收。 (2)制备了三元复合纳米粒子ZnFe2O4@SiO2@RGO，其中核壳结构ZnFe2O4@SiO2被RGO成功包覆，其中ZnFe2O4@SiO2与RGO的质量比为1∶1，将三元纳米填料加入PVDF基体中制备得到ZnFe2O4@SiO2@RGO/PVDF复合薄膜。在加工温度为60℃，填料含量为10wt％，样品厚度为1.6mm时，该复合薄膜的最佳反射损耗达到-49.8dB，有效吸收频带为8.2GHz-9.5GHz。随着加工温度升高，有效吸收频带可以继续拓宽。
复合薄膜;聚偏氟乙烯;铁酸锌;制备工艺;吸波性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
隋刚
2020
中文
TQ325.4;TQ320.6
2020-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）