用于GHz波段纳米复合吸波材料的设计及对性能的调控

• 作 者: 叶敏
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2009年期

吸波材料一直是材料科学领域研究的热点之一。由于在隐身飞机、抗雷达等方面的潜在应用,频段为8-18 GHz电磁波段的宽频带、强吸收复合材料的研究更是人们关注的重点。本文以提升吸波性能为目标,选择质量轻的多壁碳纳米管(CNTs)和纳米碳化硅(n-SiC)为基体材料,筛选设计Ni-Co-P(或Ni-Fe-P)包覆材料,并与涂料相结合,制备吸波涂料材料。通过包覆层中的Co2+:Ni2+(或Fe2+:Ni2+)的配比变化调制磁性能,从而满足隐身频段所需求的吸波性能。　　
发展了化学镀对纳米结构表面进行成分可控的多元合金涂覆方法。制备了Ni-Co-P(Ni-Fe-P)/CNTs、Ni-Co-P/n-SiC复合材料。研究了磁性涂层中不同Co2+:Ni2+(或Fe2+:Ni2+)的配比条件下,Ni-Co-P(Ni-Fe-P)/CNTs、Ni-Co-P/n-SiC纳米复合结构的磁性能的变化规律,发现纳米复合结构的磁性能对涂层中Co2+:Ni2+(或Fe2+:Ni2+)比值有强烈的依赖关系。　　
在Ni-Co-P/CNTs体系中,当Co2+:Ni2+=2:1时,饱和磁化强度最大；矫顽力分别在Co2+:Ni2+=1:2和Co2+:Ni2+=4:1时有2个峰值；而磁导率分别在Co2+:Ni2+=1:4和Co2+:Ni2+=4:1时有2个峰值。在Ni-Fe-P/CNTs体系中,复合粉体的饱和磁化强度Ms和剩余磁化强度Mr随着Ni2+:Fe2+的减小而增大,矫顽力则随着Ni2+:Fe2+的减小而减小。在Ni-Co-P/n-SiC体系中,随着Co2+:Ni2+比值的增大,Ni-Co-P/n-SiC复合粉体的饱和磁化强度曲线单调增加,矫顽力Hc在Co2+:Ni2s+=1附近有极值,当Co2+:Ni2+比值约超过2以后,矫顽力随着Co2+:Ni2+比值的增大而增大。　　
研究了具有不同成分配比磁性包覆层纳米复合粉体与环氧树脂复合制成吸波涂层的吸波性能。发现在Ni-Co-P/CNTs体系中,当Co2+:Ni2+=2:1时,涂层的吸波峰值位于13-16 GHz频段,可以满足实际使用要求；而在Ni-Co-P/n-SiC体系中(Co2+:Ni2+=1:2.5),吸波范围移向低频,吸收特性的频段为12-15 GHz。