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陕西科技大学原晓艳:用于宽带电磁波吸收的柔性Mo-SiC/C NFs的合成及性能研究

2022-05-17   易丝帮

一维结构材料在电磁(EM)波能量损耗方面表现出显著的优势。本文首次以聚碳硅烷(PCS)和钼乙酰丙酮(MoO2(acac)2)为前驱体,通过共静电纺丝和随后的高温热解合成了柔性Mo2C改性SiC/C纳米纤维(Mo-SiC/C NFs))。研究发现,通过引入MoO2(acac)2可以显著降低PCS的聚合物衍生温度,并赋予SiC/C NFs良好的柔性、高结晶度和较强的微波吸收性能。将所制备的纤维以较低含量(15wt%)分散在石蜡中,其最小反射损耗(RL,dB)为-62.5dB,在2.75mm下的有效吸收带宽(EAB,RL<-10dB)为6.8GHz。同时,可以通过调节该杂化材料的厚度来使其EAB覆盖整个X波段和大部分C波段。这些高性能主要源于特定的一维微观结构、丰富的界面和缺陷以及SiC、Mo2C和C基体之间的协同效应。因此,这项工作提供了一种探索柔性SiC/C NFs的方法,使其有望成为一种具有轻质性和宽EAB的电磁波吸收材料。

 

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图1.柔性Mo-SiC/C NFs的形成步骤示意图。

 

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图2.a)所制备NFs的FT-IR透射光谱(KBr)和b)XRD图谱,c)预氧化NFs和d)Mo-SiC/C-1100 NFs的SEM图像,以及e,f)Mo-SiC/C-1100 NFs的TEM图像,相应的STEM图像和g)C、Si、Mo的元素映射图像,以及h)SAED图谱。

 

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图3.a)在1100℃和b)1200℃下处理的陶瓷NFs的拉曼光谱。

 

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图4.a)Mo-SiC/C-1100 NFs的XPS全扫描光谱,以及b)C1s、c)Si2p和d)Mo3d的高分辨率XPS光谱。

 

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图5.a)由较低含量(15wt%)的NFs与石蜡复合而成的杂化材料的ε'、b)ε”、c)介电损耗角正切和d)衰减常数随频率的变化。

 

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图6.a)Mo-SiC/C-1100/石蜡在不同厚度下计算的RL,b)对应频率下EAB与厚度的关系,c)阻抗匹配度与(1/4)λ的关系曲线。d)不同一维吸收体的最佳EAB与填料负载量的关系。

 

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图7.Mo-SiC/C NFs的电磁波损耗机理示意图。

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