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微波吸收纳米纤维材料的制备及其应用进展
2021/7/13 9:13:55 易丝帮

当前,电子设备和无线设备的广泛应用要求人们采取积极的措施以减弱不必要的电磁波辐射。

本文梳理了近期微波吸收纳米纤维的不同制备方法的研究进展,这些研究为轻质高效微波吸收材料的广泛应用奠定了基础。


1. Carbon:分层Fe3O4/Fe@C@MoS2核壳纳米纤维的制备及其微波吸收性能

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青岛理工大学马明亮采用简单的三步法成功制备了分层结构的Fe3O4/Fe@C@MoS2纳米纤维。通过静电纺丝技术和原位聚合,然后碳化并在H2/N2气氛中还原制备了一维Fe3O4/Fe@C纳米纤维。

➣MoS2纳米片在1D Fe3O4/Fe@C纳米纤维表面上呈现不规则生长趋势,以形成花状结构。

➣Fe3O4/Fe@C@MoS2纳米纤维的最小反射损耗(RLmin)在11.12GHz时可达到-53.79dB,并且在2.24mm的吸收体厚度下可实现4.4GHz的相应吸收带宽(RL<-10dB)。

➣这项工作将静电纺丝技术与传统化学合成方法相结合,制备了一种新型一维核壳微波吸收器,为未来制备MA材料提供了一些启示。

DOI: 10.1016/j.carbon.2021.04.051


2. Compos. Part B Eng.:微孔MXene/芳纶纳米纤维混合气凝胶的制备及其可逆压缩性和有效EMI屏蔽性能

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陕西科技大学谢璠通过对芳纶纳米纤维和MXene(Ti3C2Tx)片进行冷冻干燥开发了微孔结构MXene/芳纶纳米纤维混合气凝胶。

➣由于独特的微孔结构,MXene(Ti3C2Tx)/芳纶纳米纤维混合气凝胶仍具有有效的屏蔽能力,其电磁干扰(EMI)屏蔽效能和比EMI屏蔽效能在X波段厚度为1.9mm时分别达到约56.8dB和3645.7dB/cm2/g。

➣可通过MXene(Ti3C2Tx)的含量和厚度来调节其屏蔽性能。随着MXene(Ti3C2Tx)负载量的增加,MXene(Ti3C2Tx)/芳纶纳米纤维混合气凝胶的孔径增大,MXene(Ti3C2Tx)/芳纶纳米纤维混合气凝胶变得坚韧且牢固。

➣在40%应变下,MXene(Ti3C2Tx)薄片含量为21wt%的MXene(Ti3C2Tx)/芳纶纳米纤维混合气凝胶的最大压缩应力达到约210kPa。

DOI: 10.1016/j.compositesb.2021.108853


3. ACS Appl. Mater. Interfaces:同轴静电纺丝制备一维电磁梯度分层碳纳米管及其微波吸收应用

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复旦大学车仁超采用同轴静电纺丝和溶剂热法,在TiO2@Co/C@Co/Ni多层微管中实现了EM梯度。

➣从外层到内层,阻抗匹配逐渐变差,而EM损耗能力不断增强,从而促进了微波的入射和衰减。此外,一维结构各向异性同时实现了多级磁相互作用和3D导电双网络。

➣一维EM梯度分层TiO2@Co/C@Co/Ni碳微管复合材料表现出优异的MA性能。其最大反射损耗(RL)值在2.0mm时达到-53.99dB,有效吸收带宽(EAB,RL≤-10dB)达6.0GHz,仅填充15%即可覆盖大部分Ku波段。

➣一维EM梯度分层复合材料的独特设计为先进MA材料的制备提供了巨大的潜力。

DOI: 10.1016/j.actbio.2021.01.039


4. J. Mater.:形状各向异性Fe3O4纳米带的可控制备及微波吸收性能

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清华大学朱宏伟通过静电纺丝和两步热处理制备了均匀的Fe3O4纳米带。通过控制静电纺丝前驱体溶液的组成和粘度,可以获得具有可调横向尺寸(200nm至1μm)的Fe3O4纳米带。

➣低Fe3O4含量(仅为16.7wt%)的样品在3GHz以上显示出较宽的最大有效吸收带宽(EAB),而横向尺寸较小的Fe3O4纳米带显示出4.93GHz的最大EAB。

➣同时,横向尺寸较小的Fe3O4纳米带具有优异的反射损耗特性,在10.10GHz时最低反射损耗达到-53.93dB,而最大EAB高达2.98GHz。

➣Fe3O4纳米纤维的出色微波反射损耗有助于增强磁损耗、介电损耗和阻抗匹配的协同效应,其源于分层交联网络和形状各向异性。DOI: 10.1016/j.jmat.2021.03.009


5. Adv. Mater. Interfaces:分层Bi2WO6/WO3/PAN纳米纤维膜的制备及其在X射线屏蔽和光催化降解中的应用

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吉林大学王策&卢晓峰通过静电纺丝和随后的溶剂热法制备了多功能聚合物/高Z材料纳米纤维膜。

➣所制备的Bi2WO6/WO3/聚丙烯腈杂化纳米纤维膜具有显著的X射线衰减特性,在30keV时的衰减率为90.10%,在83keV时的质量衰减系数为2.97 cm2 g-1。

➣此外,该杂化纳米纤维膜还具有出色的光催化活性,可降解阳离子水污染物,在工业废水处理中显示出广阔的发展前景。

➣本研究为多功能、可回收屏蔽材料的设计和应用提供了新的策略。

DOI: 10.1002/admi.202002131


6. Sci. Rep.:大规模制备Co纳米粒子作为碳纤维添加剂以增强C波段微波吸收

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兰州大学吴志国通过自行开发的HEIBE工艺制备了核-壳结构的Co纳米颗粒(产率>50g/h),并将其与多孔碳纤维结合使用,极大地提高了最终材料的吸收性能。

➣Co/PCNF的形态学研究表明,CoNPs随机分散在多孔碳纳米纤维中,碳纳米纤维形成复杂的导电网络,从而提高了材料的介电损耗。

➣由于CoNPs与具有高电导率的碳材料结合,Co/PCNF的石墨化程度较低,介电常数显著提高。Co/PCNF在5.28GHz下的最大反射损耗(RL)达到-63.69dB,厚度为5.21mm,吸收带宽(RL≤-10.0dB)为12.92GHz。

➣对于5.60mm和6.61mm的吸收体而言,在12.50GHz和14.10GHz附近出现了两个吸收峰,分别为-47.64dB和-48.30dB。

DOI: 10.1038/s41598-021-81848-7


7. Carbon:FeIII-MOF-5衍生复合材料可增强碳纳米纤维的微波吸收性能

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南京航空航天大学姬广斌&南京林业大学郑晶通过简单的静电纺丝成功制备了FeIII-MOF-5衍生/碳纤维复合材料(FMCFs),并深入研究了这些碳基复合材料的电磁波(EM)衰减特性。

➣所制备的FMCFs具有良好的电磁波吸收性能,在1.4mm的小厚度下可获得-39.2dB的最大反射损耗(RL),带宽为4.44GHz,此外,还从磁损耗、偶极子极化损耗和界面极化等方面探讨了FMCFs电磁波吸收的控制机理。

➣带有FMCFs的材料涂层对RCS值的贡献很大,最强的RCS缩减值高达32dBm2。

➣将仿真技术与材料设计相结合对于研究电磁波吸收涂层的吸收机理和合理设计具有重要意义。

DOI: 10.1016/j.carbon.2020.12.077


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