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納米碳化硅粉在吸波材料的研究進展

來源:超威納米技術部    日期:2019-03-01    瀏覽量:載入中...

吸波材料是指可以將投射到材料表面的電磁波全吸收或部分吸收并將其轉化成其他能量的一類功能新型材料。按照材料的損耗機理可以將吸波材料分為三大類:1、電介質型吸波材料,包括鈦酸鋇、納米碳化硅等,其吸波機理為介質反復極化,將電磁能轉換成熱能損耗。2、電阻型吸波材料,包括石墨、炭黑、碳納米管等,電磁能主要消耗在材料的電阻上。3、磁介質型吸波材料,包括鐵氧體、羥基鐵等。其損耗機理主要是和磁滯機制相似的磁疇轉向、磁疇壁位移以及磁疇自然共振等。傳統的吸波材料如鐵氧體和金屬或合金顆粒研究較多。由于鐵氧體材料既能產生磁損耗又能產生介電損耗,所以其吸波性能良好。鐵氧體吸波材料的優點是吸收效率高、厚度薄、吸收頻帶寬且成本低,但是其缺點是密度較大、容易被腐蝕且居里溫度低及高溫穩定性差等,因此限制了其在惡劣環境下的應用。金屬及合金顆粒同樣既可以產生磁損耗又能產生介電損耗,其優點是磁化強度高、微波磁導率大、高溫穩定性好和介電常數高,但是金屬顆粒由于其易被氧化、不耐酸堿腐蝕且密度大、電阻率低等缺點,在實際應用中仍然存在很多問題。

作為一種重要的半導體材料,納米SiC有著優異的熱穩定性、機械強度、硬度、化學穩定性,再加上其密度低的優點,使得納米碳化硅在吸波材料中的應用前景廣闊。由于單純的納米碳化硅微粉材料電導率低且介電性能較差,所以吸波性能較低,限制了其實際應用。目前納米碳化硅可以通過表面改性、復合或摻雜的方法對其吸波性能進行改進。報道有人先利用溶膠-凝膠和碳熱還原法制備得到蠕蟲狀的納米SiC,再放入到Co(N03)2和尿素溶液中水熱得到碳包覆的C0304-SiC復合材料,表現出優異的吸波性能,在1.8mm厚度時反射損失在-10dB以下的頻率范圍為12.2-18GHz。有報道通過先在納米SiC顆粒表面包覆一層Ni,再空氣氧化成NiO的兩步法合成了NiO包覆的納米SiC的分層結構,反射損失可達到-40 dB,且反射損失-20 dB以下的頻率范圍覆蓋X-波段8-12GHZ85。

另外,碳材料由于其密度低,導電性好,介電損耗大且成本低廉等優點成為與納米碳化硅材料復合的好材料。有報道利用化學氣相沉積法在1200 下直接在碳纖維表面上生長納米SiC,納米碳化硅線直徑在50-100nm,長度可達幾個微米,這種納米SiC/碳纖維復合物在7.7 GHz頻率下的反射損失達-21.5 dB。

納米碳化硅線/的復合材料由于其低密度、耐腐蝕、高溫穩定性好且吸波性能優異的優點將成為在特定環境下吸波材料的材料。

納米碳化硅實物圖

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