基于不同形貌硫化钴材料的吸波性能研究.pdf
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1、第 卷 第 期兵 器 装 备 工 程 学 报 年 月 收稿日期:修回日期:作者简介:刘慧()女硕士助理工程师:.:./.基于不同形貌硫化钴材料的吸波性能研究刘 慧史圣兵祝民鹏(部队 吉林 白城)摘要:为了进一步探究硫化钴()材料在吸波领域的发展潜力为后续制备 基多元复合材料提供参考采用溶剂热法分别制备了球状、纳米颗粒状、花状 种不同形貌的 材料并对 种 材料的微观形貌、物相结构和吸波性能进行表征分析 结果表明:相较于纳米颗粒状和花状球状 具有更为复杂的 多孔结构且呈现出良好的阻抗匹配更利于实现对入射电磁波的多重散射消耗在填料量同为 时球状 的最小反射损耗为.有效吸波带宽最大可达.对应匹配厚度为
2、.种不同形貌的 材料吸波性能的研究为后续制备新型高效的 基多元复合吸波材料提供了良好的参考价值关键词:吸波材料硫化钴吸波性能电磁参数反射损耗本文引用格式:刘慧史圣兵祝民鹏.基于不同形貌硫化钴材料的吸波性能研究.兵器装备工程学报():.:.():.中图分类号:文献标识码:文章编号:()():().:引言在日益激烈的信息化战争中全维度、高立体、大纵深的军事侦察与目标监视系统给武器装备的生存和突防能力带来了严峻的挑战 为了夺取战场主动权增强军事目标的伪装效果和反侦察性能世界各国都在积极研究发展隐身技术 电磁波吸收材料够将入射的电磁波的能量转化为热能或者其他形式的能量消耗掉有效降低了雷达波、红外线对军
3、事装备的探测已成功应用于战斗机、导弹、坦克、潜艇等武器系统上在军事隐身领域发挥了重要作用 近年来锂电池、光催化、超级电容器等领域中掀起了一股过渡金属硫化物的研究热潮作为过渡金属硫化物的典型代表硫化钴()不仅具有良好的热稳定性而且具有成本低、安全无污染、理论容量高等优点 优异的微波吸收材料一般需要具备“质量轻、薄厚度、吸收频带宽、吸收强度高”等特性 丰富的化学组成和形貌结构使得 在电磁波吸收方面有很大的发展潜力 等以 基 为模板制备出蛋黄壳结构的/复合材料材料在低频波段展示出较强的吸收能力 等成功合成了空心微球状的 微波吸收材料有效吸收带宽达到了.当材料的吸收厚度为 时最小反射损耗高达 .为了获
4、得更好的阻抗匹配和电磁损耗效果近年来以 为基底引入多种损耗机制而制备的多元复合材料不断涌现 例如将 以纳米片形式包裹在多壁碳纳米管()上 与 之间亲和性良好在两者的相互作用下 的形貌结构和吸波性能都产生了明显的变化 等用水热法合成了/复合材料研究了:不同掺杂比例()下材料的吸波性能 纳米粒子的引入提高了材料的介电匹配 表面大量的含氧官能团和缺陷可以成为极化中心增强偶极子极化损耗结果表明当 时吸波性能最好最小反射损耗可达.研究者通过水热反应和冷冻干燥技术将花团状的 镶嵌在 片层中构成了具有 多孔结构的 三元复合材料复合后的 纳米片存在一定程度的分散 在磁损耗与介电损耗双重损耗机制的作用下 三元复
5、合材料在填料量仅为 时便取得了最佳的吸波效果即在匹配厚度为.时的最强反射吸收可以达到.并且具备.的超宽有效吸波频带宽度 根据以上研究分析可知 与其他介质材料复合后具有良好的微波吸收潜力目前研究人员已研制出不同尺寸、形貌各异的的 例如空心盒状、蠕虫状、纳米棒状等但是针对不同形貌硫化钴的吸波性能的研究尚未见报道本文中采用溶剂热法分别制备了球状、纳米颗粒状、花状 种形貌的 通过对三者形貌大小、结构尺寸、电磁参数进行表征分析研究了微观结构对 吸波性能的影响对后续制备吸波性能良好的 基多元复合材料具有良好的参考意义 不同形貌 的制备.原材料的选择六水氯化钴()分析纯阿拉丁试剂(上海)有限公司分析纯阿拉丁
6、试剂(上海)有限公司硫脲分析纯国药集团化学试剂有限公司硫代乙酰胺()分析纯阿拉丁试剂(上海)有限公司乙二醇分析纯国药集团化学试剂有限公司无水乙醇分析纯国药集团化学试剂有限公司纯水分析纯密理博中国有限公司.制备方法球状 的制备:采用溶剂热法在室温条件下将 ()和()分别超声分散在 的乙二醇中然后将 溶液逐滴滴加到 溶液中超声处理 将硫脲()溶解于 的乙二醇中后逐滴滴加到上述混合溶液中磁力搅拌 后将混合溶液密封在 不锈钢高压水热反应釜中在 下反应 待反应结束冷却至室温后依次使用去离子水和无水乙醇清洗样品最后在 下真空干燥 纳米颗粒状 的制备:采用溶剂热法在室温条件下将 ()超声分散在 的乙二醇中然
7、后将硫脲()溶解于 的乙二醇中后逐滴滴加到 溶液中磁力搅拌 后将混合溶液密封在 不锈钢高压反应釜中在 下反应 待反应结束冷却至室温后依次使用去离子水和无水乙醇清洗样品最后在 下真空干燥 花状 的制备:采用溶剂热法在室温条件下将(.)和硫代乙酰胺()分别超声分散在 的无水乙醇中然后将 溶液缓慢滴加入蓝色的 溶液中超声处理并持续搅拌 后将混合溶液转移密封至 不锈钢高压反应釜中在 下反应 依次使用去离子水和无水乙醇清洗样品最后在 下真空干燥 .结构表征与性能测试使用 型 射线衍射分析仪()对样品的晶体结构进行测试 通过美国 公司的 型场发射扫描电子显微镜()和 型场发射透射电子显微镜()研究了样品的
8、微观形貌 使用安捷伦 型矢量网络分析仪()通过同轴线法测得样品的电磁参数 室温下将样品与石蜡按照不同比例混合后压在同轴环内(.)制成待测模具测量频率范围为 刘 慧等:基于不同形貌硫化钴材料的吸波性能研究 不同形貌 的表征分析.分析为了进一步研究 的晶体结构和物相组成使用 衍射分析仪测试了 种不同形貌 的 图谱如图 所示 图()中球状 位于.、.、.和.处的特征衍射峰分别对应着 的()、()、()和()晶面与 的标准卡片(.)相同图()纳米颗粒状 位于.、.、.和.的特征衍射峰分别对应于纳米颗粒状 的()、()、()和()晶面与 的标准卡片(.)一致图()花状 出现在.、.、.、.和.处的衍射峰
9、分别对应着()、()、()、()和()晶面与 的标准卡片(.)相吻合 以上 张图谱均没有观察到其他的杂质峰说明已经成功制备出 种 材料图 种不同形貌 的 图谱.形貌分析球状 的 图像如图 所示可以看出样品整体为均匀球体直径约为 其表面呈现出复杂的多孔 结构有利于电磁波的多重散射增强材料对电磁波的吸收由图()可见样品呈现出实心球状结构 球体的边缘可以观察到交错堆叠的多孔结构 为了更加直观的展示材料的组成成分对样品进行了能量色散 射线光谱()分析 经元素面分布扫描后得到图()和图()分别为 元素和 元素的分布图代表 元素和 元素的红色颗粒和绿色颗粒都均匀分布在球体结构中并且两元素含量比例接近 图
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