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吸波、屏蔽电纺新材料的研究与发展
2020/12/29 16:09:35 admin

导语

近年来,遥感探测技术、计算机技术、电子通信技术的飞速发展,随之产生的电磁干扰不仅会干扰电子器件本身的正常工作状态,同时,还会成为威胁生命体健康的“隐形杀手”。此外,电磁波吸收材料军事技术领域方面也有着重要的应用。因此电磁波吸收材料受到了越来越多的关注,尤其是对于GHz频率范围的电磁波的吸收,更是人们研究的热点。


1.Ceram. Int.:碳纳米纤维负载钴铁氧体吸波材料的制备及其性能研究

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江苏大学孟献丰采用静电纺丝结合水热法制备了碳纳米纤维负载钴铁氧体复合材料(C/CFO)。详细讨论了其形貌、结构和微波吸收特性。

➣具有3D网络结构的C/CFO复合材料具有优异的微波吸收性能,这与复合材料的组成以及C NFs和CFO NPs之间的协同作用有关。

➣当CFO NPs含量为10wt%时,C/CFO样品在11.36GHz下的RLmax为-137dB,EAB(RL<-10dB)为11.44GHz(6.59GHz-18GHz),优于单组分吸收剂。

➣C/CFO复合材料在军事和民用领域具有很好的应用前景。

DOI:10.1016/j.ceramint.2020.12.071


2. Ceram. Int.:原位合成疏水性Co/CoO/C纳米纤维及其微波吸收性能

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兰州理工大学杜雪岩&申永前以四水合醋酸钴(CoAc)/聚(乙烯醇)(PVA)作为前体溶液,通过静电纺丝和在650℃下的真空碳化合成了碳基纳米纤维。同时将Co和CoO引入碳纳米纤维(CNFs)中。

➣当填充率低至10%时,CNFs吸收剂表现出优异的微波吸收性能。在10.48GHz下,最小反射损耗(RL)达到-43.57dB,匹配厚度为3mm,宽带有效吸收(RL≤-10dB)在2.5mm处达到5.78GHz(10.94-16.72GHz)。

➣所制备的CNFs具有出色的吸收性能,这是由于CoO的形成,从而改善了阻抗匹配和界面极化。此外,由于表面粗糙,CNFs显示出良好的疏水性。

➣这些新合成的Co/CoO/CNFs有望成为具有自清洁功能的高效微波吸收材料的候选材料。

DOI:10.1016/j.ceramint.2020.12.043


3.Chem. Phys. Lett.:Ni/SiC/C复合纳米纤维的合成及其电磁波吸收性能

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西安理工大学赵康通过静电纺丝和溅射法合成了镍/碳化硅/碳(Ni/SiC/C)复合纳米纤维。Ni涂层的引入对SiC/C纳米纤维的电磁波吸收性能有着显著的影响。

➣在C波段,其介电常数和磁导率均有明显提高,并且达到了最佳反射损耗(RL)。

➣吸收剂厚度为5mm的复合纳米纤维/石蜡混合物(10wt%)在4.3GHz下的RLmin约为-32.3dB。

➣综上所述,Ni/SiC/C复合纳米纤维是一种高效、轻质的电磁波吸收材料。

DOI:10.1016/j.cplett.2020.138230


4.Ceram. Int.:柔性SiC-CNTs杂化纤维垫的制备及其在可调宽带微波吸收中的应用

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西北工业大学张亚妮采用静电纺丝和聚合物衍生陶瓷(PDC)法制备了柔性二维(2D)CNTs负载SiC纤维毡作为EM吸收器。

➣将多壁碳纳米管(CNTs)引入到SiC中以增强电学性能。纤维内部的CNTs可以形成导电网络并起到强化作用,以确保SiC垫的高柔性并增强其微波吸收性能,从而获得了-61dB的反射损耗和2.9GHz的有效吸收带(EAB)。

➣EM吸收性特可以通过调整CNTs的含量来进行调节,而EAB可以通过调节材料厚度覆盖整个X波段。

➣这项工作为制备具有高环境稳定性和可调电学性能的柔性2D陶瓷垫提供了一种简便的策略,为生产适用于宽带EM吸收的可靠EM吸收器提供了启示。

DOI:10.1016/j.ceramint.2020.11.167


5.Carbon:静电纺丝和原位分层热处理制备C-NiCo2O4纳米纤维,用于可调微波吸收

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➣为了满足信息时代对实时通信和国防特别是动态伪装的要求,研制出不同频段的高效吸波材料已成为必然趋势。

北京理工大学曹茂采用静电纺丝和原位分层热处理技术成功构建了碳改性镍钴氧化物C-NiCo2O4多孔纳米纤维。

➣热处理温度可以调整C-NiCo2O4的C含量,从而调节传导损耗。更重要的是,吸收频率可以从Ku调整到X,甚至可以调整到C波段,因为适当的调整对每种C-NiCo2O4复合材料阻抗匹配度提供了不同的介电和磁特性协同作用。

➣由于低反射损耗意味着高效的能量转换和热量产生,因此高电磁吸收率使该材料在多功能纳微电磁设备中具有极大的应用潜力。DOI:10.1016/j.carbon.2020.09.067


6.Chem. Eng. J.:超轻柔性ZrC/SiC纳米纤维垫的高温电磁干扰屏蔽性能

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西北工业大学成来飞&张亚妮以聚碳硅烷(PCS)和乙酰丙酮锆((Zr(acac)3)为前驱体进行静电纺丝和高温热解,成功地制备了轻质且柔性的ZrC/SiC杂化纳米纤维毡。

➣热解后,高导电性ZrC纳米颗粒均匀分布在SiC纳米纤维基体中。结果表明,与纯SiC纤维相比,ZrC/SiC纳米纤维的平均直径从2.6μm减小到330nm。

➣同时,由于减小的直径和粗糙的表面形貌,ZrC/SiC纳米纤维毡的比表面积(SBET)从51.5提高到131.1 m2/g。此外,还研究了ZrC/SiC的导电性能。

DOI:10.1016/j.cej.2020.126521


7. Adv. Mater.:柔性超薄防水的金属包裹聚合物纳米纤维膜的电磁干扰屏蔽研究

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➣瑞士联邦材料科学与技术研究所利用静电纺丝-热压-多巴胺辅助金属沉积的策略,设计了一种由金属包裹聚合物纤维高度连接形成的网状电磁屏蔽膜材料。

➣该膜材料不仅实现了超高的电磁屏蔽性能,还具有超薄、柔性、抗菌、防水、低压均匀散热等特性。

➣该网状膜材料具有增强的电磁屏蔽能力,在超宽带频率范围(≈200 GHz)内,厚度为2.5 um,密度为1.6g cm-3的膜材料电磁干扰屏蔽效能达53 dB以上,即使在厚度为1.2um时,其屏蔽效能亦远超行业认可的20 dB。

➣该材料的厚度-屏蔽效能比(屏蔽效能除以厚度)及SSE(屏蔽效能除以厚度和密度)分别为37 258 dB mm−1和232 860 dB cm2 g−1,远优异与其他屏蔽材料,并且可以通过调节金属和聚合物的组成来进一步控制其屏蔽能力。

DOI: 10.1002/adma.201908496


8.Chem. Eng. J.:交联导电纳米纤维膜的制备及其在储能和电磁干扰屏蔽中的应用

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陕师大焦桓等将亲水性工程电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维薄膜浸涂在PEDOT:PSS的水溶液中,然后自然干燥。

➣通过防止薄膜在其侧面收缩同时允许其厚度收缩,水分蒸发过程中的毛细作用导致薄膜中大孔体积的坍塌,以及随后在PEDOT:PSS涂层PAN纳米纤维之间接缝的形成,这些纤维进一步通过导电聚合物涂层粘结在一起。

➣研究了所制备HCC-NFs的电化学、电气和机械性能,并将其作为电极成功地应用于高速率超级电容器和电磁干扰(EMI)屏蔽的柔性多孔材料。

➣通过这种简便的方法生产的HCC-NFs具有广阔的应用前景。

DOI:10.1016/j.cej.2020.125322


9.Nano Res.:形状各向异性Fe3O4纳米管用于有效微波吸收

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➣本研究采用低质量比的形状各向异性Fe3O4纳米管来实现有效的微波吸收。采用简易静电纺丝、两步热处理和机械剪切法制备了不同长径比的纳米碳管。

➣交联的纳米管结构使吸波材料具有更高的导电性、多次散射、极化弛豫和更好的抗反射表面,而形状各向异性的纳米管保持了明显的多次共振和更强的矫顽力。

➣含33.3wt%短Fe3O4 纳米管的吸收体在17.32 GHz,厚度为1.27 mm时具有-58.36 dB的最小反射损耗,而在厚度为1.53 mm时具有5.27 GHz的最大有效吸收带宽(EAB) 。

➣含14.3wt%长Fe3O4纳米管的吸收体在一定雷达波段表现出最宽的EAB,其厚度分别为2.65和1.53 mm,衰减80.75%X波段和85%Ku波段能量低于-10 dB。

DOI:10.1007/s12274-020-2656-5


10.Carbon:具有自愈性能的交叉叠层定向无纺布用于电磁干扰屏蔽

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➣高效、柔性、自愈型电磁干扰(EMI)屏蔽材料是电磁屏蔽行业中非常理想且有价值的材料。此外,为了达到商业级的电磁屏蔽效果,需要大量的填充剂。

➣采用磁场辅助电纺和交叉叠层的方法制备了定向碳纳米管聚甲基丙烯酸羟乙基酯(CNT-PHEMA)无纺布,从而制备了一种自愈型电磁屏蔽织物。

➣独特的定向碳纳米管堆叠和多孔结构使材料在很低的碳纳米管负载量(0.17 wt%)下也能有效地吸收电磁干扰。

➣β-环糊精(β-CD)与金刚烷(Ad)的主客体相互作用不仅使织物在100%湿度环境下能自动粘合在一起,而且能自我修复划痕。愈合后,EMI屏蔽性能可恢复90.86±3.90%。

DOI:10.1016/j.carbon.2020.02.034


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