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《兰州大学》 2012年
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介电微粉和磁性微粉/石蜡复合物的微波吸收特性的研究

夏永欣  
【摘要】:随着现代社会的发展,电磁波器件的应用越来越广泛,电磁兼容和电磁干扰作为一种特殊的环境污染已引起了越来越多的关注。因此,对于新型吸波材料的开发也受到人们越来越多关注。新型吸波材料与传统的以强吸收为主的材料不同,要求材料同时满足:层薄,质量轻,频带宽,吸收性能力强,即同时具有“薄、轻、宽、强”的特点。同时,材料还需要适应各种环境,满足耐腐蚀、耐高温、抗冲击、抗核辐射等要求。介电性材料因其密度小,抗腐蚀性强成为研究的热点。 本论文主要探讨了导电高分子化合物聚苯胺,石墨和石墨烯/石蜡复合物以及聚苯胺和磁性微粉/石蜡复合物的微波吸收特性。通过对聚苯胺,石墨和石墨烯的制备方法和重量分数的调控,可以用来调节复合物的介电常数。具体研究内容和结果如下: (1)以苯胺为原料,利用盐酸做掺杂剂,过硫酸铵做氧化剂合成聚苯胺;研究了pH=1-4条件下合成的聚苯胺的性质,结果显示,随着聚苯胺在复合物中含量的增加,复合物的介电常数随之增加。利用界面反射模型,即四分之一波长理论,解释了重量分数为50%的聚苯胺/石蜡复合物样品反射吸收峰的峰位,峰强和带宽。确定反射吸收峰的峰位是指利用测试所得的磁导率和介电常数结果计算所得的反射吸收峰的峰值频率落在界面反射模型计算所得的峰位曲线上;通过S参数的测量,计算了吸收峰值点处界面反射的电磁波能量以及电磁损耗能量,并用界面反射模型解释了吸收峰的峰强度的变化。同时,利用界面反射模型推导出带宽公式,解释了吸收峰带宽的变化。由于常见的金属磁性材料的密度在8g/cm3左右,铁氧体磁性材料基本在5g/cm3以上,而聚苯胺的密度约为1.3g/cm3,因此,在相同厚度时,作为一种吸波材料,它比磁性材料拥有更“轻”的优势。 (2)在C02Z微粉/石蜡的复合物中添加聚苯胺,随着聚苯胺重量分数由0%增加到50%,在吸收峰的频率相同时,样品的厚度变“薄”,其中,体积分数35%C02Z/重量分数30%的聚苯胺/石蜡复合物在2,5和7mm时有较好结果,它的完美匹配点有2个,在指定吸收峰值为-6dB的带宽达5和1l GHz,在6.0-1.5mm厚度范围内和2.5GHz-18GHz的吸收峰的峰值都小于-10dB;在羰基铁微粉/石蜡复合物中加入聚苯胺,当聚苯胺和石蜡的重量比相同时,样品在6mm厚度下的吸收峰峰位向低频方向大幅度移动;并且它们吸收峰的峰位符合四分之一波长理论; (3)不同种类的微粉/石蜡复合物均存在完美匹配点,对于重量分数为30%的石墨微粉/石蜡复合物,在6.0-1.1mm厚度范围内和2.8GHz-18GHz的吸收峰的峰值都小于-10dB;对于重量分数为50%石墨烯微粉/石蜡复合物,在3.7-1.8mm厚度范围内和3.1GHz-7.3GHz的吸收峰的峰值都小于-10dB。为了方便应用,给出了它们在2GHz和10GHz的吸收峰,发现它们都有一定的峰强和带宽。由于常见的金属磁性材料的密度在8g/cm3左右,铁氧体磁性材料基本在5g/cm3以上,而石墨和石墨烯密度在3g/cm3以下,因此,在相同厚度时,作为一种吸波材料,它们比磁性材料拥有更“轻”的优势。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O482.5

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