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《太原科技大学》 2017年
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钡铁氧体/石墨烯导热吸波复合材料的制备和研究

邵波  
【摘要】:随着各种电子、电气设备向结构的小型化、模块的集成化、功能的多元化的方向发展的过程中,其工作过程中的电磁兼容和散热越来越成为科研工作者们必须面对的问题。一方面电磁辐射与干扰问题又制约着人们的生产和生活,导致人类生存空间的电磁环境日益恶化;另一方面散热问题也是电子产品必须解决的问题。钡铁氧体/石墨烯导热吸波复合材料就兼具了石墨烯优良的导热性能和磁性材料的吸波性能,既能将电子产品工作过程产生的热量散发出去,又能起到良好的电磁兼容作用。本文主要采用溶胶-凝胶发法制备出钡铁氧体BaFe12O19与石墨烯复合,研究复合材料的电磁特性和导热性,进而探索其吸波和散热性能。主要开展了以下工作:(1)采用溶胶-凝胶法制备出钡铁氧体前驱体粉末,在通过在不同煅烧温度下,保温不同时间,制备出六方M型钡铁氧体BaFe12O19。应用XRD、SEM等现代分析测试技术针对制备的产物成分、显微结构和性能进行表征评价。再利用矢量网络分析仪测量不同条件下制备出的钡铁氧体的电磁参数,利用MATLAB软件模拟出相应的反射率,结果表明,煅烧温度在800℃,保温时间为3时,制备出的钡铁氧体的电磁性能最好。(2)通过对石墨烯性能分析可知:石墨烯电磁参数的介电常数都比较大,磁导率相对较小,属于电损耗型吸波材料,同时石墨烯有着优良的吸波性能,石墨烯厚度为2mm和5mm时吸波性能比较好,当厚度为2mm石墨烯的吸收峰峰值为-15.6dB,小于-10dB的频带宽为2.3GHz,同时对以硅橡胶为基体的石墨烯材料的热扩散系数进行测量,在50℃的导热系数为4.53 W/(K·m),是硅橡胶的24倍。(3)随着石墨烯含量的增加,介电常数也在增加,并且往低频方向移动;而磁导率的实部和虚部在减小,这是由于石墨烯电损耗型吸波材料,石墨烯的增加,增强了钡铁氧体/石墨烯复合材料在电场下的极化程度,使介电常数大大增加。(4)通过对不同石墨烯含量、不同厚度对钡铁氧体/石墨烯复合材料的吸波效能和散热性影响的分析得出,当钡铁氧体与石墨烯质量比为3:1时,厚度为2mm和3mm时,复合材料的吸波性能较好,钡铁氧体与石墨烯质量比为2:1时,厚度为2mm、3mm、4mm的复合材料都表现出了良好的吸波性能,厚度为2mm复合材料的反射率峰值为-26dB,小于-10dB的频带宽为0.9GHz(11.9-12.8GHz),传热速率为9.5W,然而随着厚度的增加,散热性减弱;当钡铁氧体与石墨烯质量比为1:1时,厚度为3mm和4mm的复合材料都表现出了良好的的吸波性能和散热性能。综上,通过溶胶-凝胶法制备出性能优良的钡铁氧体Ba Fe12O19,以硅橡胶为基体将制备的钡铁氧体与石墨烯复合制得钡铁氧体/石墨烯导热吸波复合材料,为导热吸波材料在不同吸波频段、厚度、散热性等应用环境提供理论和技术支持。
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB332

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