论文部分内容阅读
随着信息技术的快速发展和微波的广泛使用，新型高效微波屏蔽及吸收材料的研究开发成为人们日益关注的重要课题。有序介孔碳材料是近十几年来发现的一种新型碳纳米材料，具有极大的比表面积、独特的电学性能和有序排列的介孔结构。最近的研究发现，有序介孔碳可用于制备微波屏蔽材料。作为一种微波吸收剂，有序介孔碳材料具有介电损耗大、吸收损耗突出、重量轻的优点。有序介孔碳材料的研究为开发新型微波屏蔽和吸收材料提供了契机。
基于上述思考，本文根据微波在介孔碳基复合材料内部的传播、反射和吸收特点，提出通过改变介孔碳材料的结构和成分，调节其电磁参数，制备出高效微波屏蔽和吸收材料。并针对块体结构材料和涂层等实际应用方式，开展了一系列研究工作。
以具有不同空间结构的介孔SiO2分子筛(SBA-15，MCM-48，MCM-41)为模板，通过溶胶凝胶工艺将组装的的介孔碳CMK-3、CMK-1、CS41/分子筛复合颗粒引入到石英基质中，并热压烧结出介孔碳石英复合材料。分析了介孔碳/分子筛的空间结构与复合材料的电导率和复介电常数之间的关联。研究还发现，以有序介孔碳CMK-3作为微波吸收剂，将CMK-3/SiO2分子筛(SBA-15)复合粉体直接热压烧结，所制备的CMK-3/SiO2(SBA-15)复合材料电导率高，复介电常数较大，在8-12GHz（X波段）频率范围内微波屏蔽效果优良。
将介孔碳CMK-3作为导电填料填充入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基体中，经溶液涂覆法制成微波屏蔽涂层，以满足大面积快速涂覆的应用需要。研究了介孔碳在PMMA树脂中的渗流现象，发现涂层材料的电导率和X波段内的微波屏蔽效能随着介孔碳含量的增加而提高，并且吸收损耗在微波能量衰减中占据主要贡献。
采用原位聚合的方法合成CMK-3/PMMA复合材料。在此过程中，介孔碳粉体表面接枝了高分子聚合物，改善了其在树脂材料中的分散性，提高了复合材料的电导率。通过测量所制备的复合材料的复介电常数，分析了表面改性介孔碳的介电损耗机制，并根据传输线理论计算了其在X波段内对微波的反射率，表明此复合材料是一种性能优异的微波吸收材料。
在介孔碳孔道中填充磁性组分前驱体，然后对其进行原位水解还原，分别制备出含有Fe3O4、Fe和γ-Fe2O3的磁性介孔碳材料。显微结构分析表明，介孔碳中磁性组分含量较高，且完全进入介孔孔道中，维持了介孔结构，材料具有较高的比表面积。研究了介孔碳中磁性组分的种类和含量对其饱和磁化强度、矫顽力和电磁参数的影响，进而分析了其微波损耗机制。该磁性介孔碳在X波段内对微波的反射率计算结果表明，在介孔碳中复合磁性组分能够有效改善介孔碳对电磁波的阻抗匹配性能，增强了复合材料对微波能量的吸收能力。