目录
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摘要................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................ III 目录............................................................................................................................. V II 第一章文献综述.. (1)
1.1 吸波材料概述 (1)
1.1.1 吸波材料的电磁参数 (1)
1.1.2 吸波材料的设计原理 (2)
1.1.3 吸波材料的性能评价 (3)
1.1.4 吸波材料的损耗机理 (4)
1.1.5 吸波材料研究现状 (4)
1.2 石墨烯 (10)
1.2.1 石墨烯的性质 (11)
1.2.2 石墨烯的制备方法 (12)
1.2.3 石墨烯在吸波材料中的应用 (17)
1.3 论文选题的目的和研究内容 (20)
1.3.1 论文选题的目的与意义 (20)
1.3.2 主要研究内容 (21)
第二章实验方法及表征 (23)
2.1 主要化学试剂 (23)
2.2 实验仪器和设备 (24)
2.3 氧化石墨烯(GO)的制备 (24)
2.4 实验仪器与测试方法 (25)
2.3.1 红外光谱(FTIR) (25)
2.3.2 场发射扫描电镜(FESEM) (25)
2.3.3 拉曼光谱(Raman) (25)
2.3.4 透射电镜(TEM) (25)
2.3.5 X-射线衍射分析(XRD) (25)
2.3.6 热失重分析(TGA) (26)
2.3.7 原子力显微镜(AFM) (26)
VII
西北工业大学博士学位论文
2.3.8 X射线光电子能谱(XPS) (26)
2.3.10 低温氮吸附测试分析 (26)
2.3.10 磁性能分析 (26)
2.3.11 电磁参数测量及微波吸收性计算 (27)
2.5 氧化石墨烯的表征 (27)
2.6 石墨烯的电磁参数 (28)
第三章石墨烯@Fe3O4@SiO2@NiO纳米片阵列三维复合材料的制备及吸波性能研究 (31)
3.1 引言 (31)
3.2 实验部分 (31)
3.3 结果与讨论 (32)
3.3.1 XRD分析 (32)
3.3.2 VSM分析 (33)
3.3.3 BET分析 (34)
3.3.4 XPS分析 (34)
3.3.5 形貌分析 (35)
3.3.6 微波吸收性能分析 (37)
3.4 本章小结 (42)
第四章石墨烯@Fe3O4纳米簇@C@MnO2纳米片阵列三维复合材料的制备及吸波性能研究 (45)
4.1 引言 (45)
4.2 实验部分 (45)
4.3 结果与讨论 (47)
4.3.1 XRD、TG分析 (47)
4.3.2 FTIR分析 (48)
4.3.3 BET分析 (49)
4.3.4 VSM分析 (50)
4.3.5 XPS分析 (50)
4.3.6 形貌分析 (52)
4.3.7 微波吸收性能分析 (55)
4.4 本章小结 (58)
第五章聚苯胺纳米棒阵列共价键修饰石墨烯@Fe3O4@C三维复合材料的制备及吸波性能研究 (59)
VIII
目录
5.1 引言 (59)
5.2 实验部分 (59)
5.3 结果与讨论 (61)
5.3.1 XRD分析 (61)
5.3.2 TG分析 (62)
5.3.3 FTIR分析 (63)
5.3.4 XPS分析 (64)
5.3.5 VSM分析 (66)
5.3.6 形貌分析 (67)
5.3.7 微波吸收性能分析 (69)
5.4 本章小结 (73)
第六章N-掺杂石墨烯@聚苯胺纳米棒阵列@Fe3O4纳米簇三维复合材料的制备及吸波性能研究 (75)
6.1 引言 (75)
6.2 实验部分 (75)
6.3 结果与讨论 (76)
6.3.1 XRD分析 (76)
6.3.2 Raman分析 (77)
6.3.3 FTIR分析 (78)
6.3.4 VSM分析 (79)
6.3.5 XPS分析 (79)
6.3.6 形貌分析 (81)
6.3.7 微波吸收性能分析 (84)
6.4 本章小结 (86)
第七章石墨烯@碳纳米管三维复合材料的制备及吸波性能研究 (89)
7.1 引言 (89)
7.2 实验部分 (89)
7.3 结果与讨论 (90)
7.3.1 形貌分析 (90)
7.3.2 XRD分析 (92)
7.3.3 Raman分析 (92)
7.3.4 TG分析 (93)
7.3.5 VSM分析 (94)
IX
西北工业大学博士学位论文
7.3.6 XPS分析 (95)
7.3.7 吸波性能分析 (96)
7.4 本章小结 (99)
第八章石墨烯@SiO2@NiO纳米片阵列三维复合材料的制备及吸波性能研究 (101)
8.1 引言 (101)
8.2 实验部分 (101)
8.3 结果与讨论 (102)
8.3.1 形貌分析 (102)
8.3.2 XRD分析 (104)
8.3.3 Raman分析 (105)
8.3.4 XPS分析 (106)
8.3.5 微波吸收性能分析 (107)
8.4 本章小结 (111)
第九章结论 (113)
参考文献 (115)
攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 (131)
致谢 (133)
X
第一章文献综述
第一章文献综述
雷达技术在第二次世界大战后取得了突飞猛进的发展，随着雷达侦察技术在局势防御体系中的广泛应用，采用隐身技术避免雷达的识别、定位和跟踪，提高作战目标的战场生存能力日益成为各国研究的重点。隐身技术是指通过改变武器系统的外部特征或在表面涂覆吸波材料，改变其辐射特征及对电磁波的反射性能，从而降低武器系统与环境的辐射反差或光谱反射差异，降低可探测性，在一定范围内达到隐身的效果[1]。外形设计的隐身效果较好，但受许多条件的制约，所以隐身材料的研究和应用成为隐身技术发展的主要方向[2]。吸波材料是能够衰减入射的电磁波，并将其电磁能转化为其它形式能量耗散掉，或者改变电磁波的相位使电磁波因干涉而消失的一类功能材料。随着F-117隐形战斗机、B-2隐形轰炸机、U-2高空侦察机和“海影”号试验船等先进军事设备的涌现，吸波材料在军事应用领域展现出强大的优势[3]。此外，随着电子信息技术的高速发展和各种电子产品的普及，电磁波辐射已经成为一种新的环境污染。研究表明，过量电磁波辐射可引起神经系统、免疫系统、生殖系统和血液循环系统的病变，甚至可能诱发包括各种癌症在内的严重疾病[4]。同样，电磁波引起的电磁干扰也会影响广播、电视、通信、精密仪器、医疗设备、导航设备等的正常运行，可能造成严重后果。例如由于电磁波干扰导致飞机延误、医院的电子仪器无法正常工作，手机、电脑等通讯工具使用过程中辐射的电磁波对其它信号造成干扰同时也有可能泄露国家机密及个信息。因此，研究和开发具有优异性能的吸波材料，控制和净化电磁环境，对于军事领域和民用领域具有巨大意义和价值。
1.1 吸波材料概述
吸波材料是能够吸收、衰减入射的电磁波，并将其电磁能转化为其它形式能量耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一类功能材料。
1.1.1 吸波材料的电磁参数
吸波材料的特性可用宏观电磁参数来表征。研究吸波材料的重要电磁参数有：复介电常数(εr)，复磁导率(μr)，磁损耗角正切(tanδμ)和电损耗角正切(tanδε)。
(1) 吸波材料受到外界交变电场作用时，材料内部的束缚电子因电磁力的作用经历原子核外电子云的畸变，分子中正负离子的相对位移极化和分子电矩的转向极化三个过程，此三种极化方式的建立与电磁波的频率有关，并且极化过程落后于交变电场的变化，因此复介电常数表示为：εr=ε'-jε''，其中：实部ε'代表吸波材料在交变电场作用下发生的极化程度，表征储存电荷或能量的能力；ε''为材料在交变电场下，材料的电偶极矩发生重排引起能量损耗的量度。
(2) 在交变磁场中，由于磁滞效应、涡流效应、自然共振、畴壁共振等效应的影响，
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