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化学沉积改性粉体/环氧树脂纳米复合涂层材料的制备和微波吸收特性研究

刘家琴  
【摘要】:吸波材料(RAM—Radar Absorbing Material)是一种能够有效吸收衰减入射电磁波,并将其电磁能转换成热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一种功能材料。目前广泛研究、使用的传统电磁波吸收剂主要是金属和铁氧体微粉材料,大多存在面密度大、吸收频带窄等缺点,研制新一代轻质电磁波吸收剂已经成为当前吸波材料研究开发的一个热点。碳纳米管中空、质轻、导电性可调、力学性能强、化学性能稳定,是一种有前途的微波吸收剂,粉煤灰空心微珠也是一种具有中空、质轻、粒度小、高强、耐磨、耐高温等优异性能的球形颗粒,如果对它们进行表面金属化改性则有可能部分取代传统的金属和铁氧体吸收剂,成为新型轻质微波吸收剂。 本文分别以无机非金属粉煤灰空心微珠和碳纳米管为芯材,利用化学沉积方法对其表面进行金属化改性,在碳纳米管表面均匀包覆Ni-Co-P合金层,在空心微珠表面也完整包覆Ni-Co-P、Co-P和Ni-P合金层,成功地制备出新型轻质微波吸收剂。采用X射线衍射仪对样品的进行相组成分析,扫描电子显微镜观察样品的表面形态,透射电子显微镜观察样品的组织形貌,能谱仪分析样品的元素组成和含量,金相显微镜观测样品镶嵌抛光后的截面形貌,初步探讨了碳纳米管表面化学沉积Ni-Co-P的机理和空心微珠表面合金的生长机理。以制备的Ni-Co-P/CNT复合粉体和Ni-Co-P、Co-P、Ni-P/空心微珠复合粉体作为吸收剂,选用高分子聚合物环氧树脂作为成膜树脂,同时加入适当的溶剂、固化剂和助剂制备出纳米复合微波吸收涂料,并将涂料涂刷于塑料薄板上制备出涂层样品,使用标量网络测试系统分别测试各纳米复合涂层样品在8~18GHz范围内的微波反射率与频率之间的R-F关系曲线,来定量表征各个涂层样品的微波吸收性能,研究表明:采用SnCl_2和PdCl_2进行敏化-活化的表面预处理,可以得到优质的合金镀层,镀层连续、均匀、包覆完整,镀层呈非晶态,450℃氢气保护气氛下热处理后分别出现结晶相是Ni_3P和六方晶系的α-Co单质。以Ni-Co-P/CNT和Ni-Co-P、Co-P、Ni-P/空心微珠复合粉体作为微波吸收剂的纳米复合微波吸收涂层具有较好的微波吸收性能,最高可达18.7dB,通过减小吸收剂粒度、提高吸收剂含量和均匀分散性、调整涂刷层数以控制最佳涂层厚度以及选择适当的树脂和溶剂以及加入量可以提高涂层微波反射率。


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