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多壁碳纳米管表面改性及其微波吸收性能研究

李建婷  
【摘要】: 碳纳米管是一类性能独特和具有广泛应用前景的新型碳材料。碳纳米管由于高长径比、高表面积、小尺寸等特殊的结构,以及表现出来的特殊的电磁性能,使得它在吸波领域拥有很大的应用潜力。文章通过对碳纳米管进行纯化、表面改性和镍的包覆处理,在改善碳纳米管的分散性的同时,就表面化学镀镍后的碳纳米管在复合吸波材料中的应用展开研究。 首先对碳纳米管的纯化处理进行了研究。采用浓硝酸回流与混合酸(H2SO4/HNO3=5/2)超声处理相结合的方法对碳纳米管进行纯化处理。由扫描电镜结果可知,碳纳米管表面的非晶碳,催化剂等杂质都已去除,纯度得到了明显的改善。混酸超声处理使碳纳米管进一步开口,短切,有效地提高了碳纳米管的分散性。 其次,对碳纳米管的表面改性和镍的包覆进行了研究。将纯化处理后的碳纳米管在SnCl2和胶体Pd溶液中进行敏化活化处理,再用化学镀的方法对碳纳米管进行镍的包覆,可得到连续、均匀的镀层。热处理后镀层更加光滑、致密。另外,本文还对敏化、活化及表面化学镀镍的相关机理进行了阐述。 最后,本文对碳纳米管/环氧树脂基复合吸波涂层材料进行了研究,探讨了碳纳米管复合吸波涂层材料的吸波机理。分别将原始以及表面化学镀镍后的碳纳米管同环氧树脂,按一定工艺制备成吸波涂层,用矢量网络分析仪测试了涂层材料2~18GHz的反射率曲线。结果表明,与原始碳纳米管相比,镀镍后碳纳米管复合材料的吸波峰向低频移动,出现在6.92GHz,峰值为-10.46dB,吸波频带宽度为2.46GHz(R-10dB)和5.41GHz ( R -6dB)。碳纳米管表面镀镍后吸收峰值虽然变小,但吸收峰有宽化的趋势,这种趋势有利于制造宽频吸波材料。


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