DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.05.294

为了扩展SiCN陶瓷在微波（MW）吸收材料领域的应用前景，通过静电纺丝技术和聚合物衍生控制Ni转化率，制备了一系列Ni3Si嵌入SiCN陶瓷纤维复合材料（NSF），旨在提高阻抗匹配度，增强导电性和极化，以进一步提升陶瓷材料的介电损耗能力和MW吸收性能。通过多种表征方法分析了材料的微观结构、相组成、电导率、MW吸收性能和机理。结果表明，当Ni的转化率为0.5wt%时，NSF表现出较高的介电损耗效率和理想的有效吸收带宽（EAB）：厚度为2.64mm的样品可有效吸收整个Ku波段（12-18GHz，6GHz）的MW，通过将厚度从1mm调整到5mm，其EAB可以覆盖6-18GHz，因此其性能明显优于之前报道的许多类似的SiCN基复合陶瓷材料。综上所述，本工作制备的NSF具有合适的阻抗匹配度、良好的导电性、明显的极化效应、优异的介电损耗能力以及可喜的有效微波吸收带宽，有望成为未来宽带微波吸收材料领域的有力候选。

图1.NSF制备过程示意图

图2.样品0.3粉碎研磨后的微观形貌

图3.0（a1-a3）、0.3（b1-b3）、0.5（c1-c3）、1（d1-d3）和1.5（e1-e3）的SEM图

图4.在纺丝和凝固过程中样品1.5上球状颗粒尺寸分布的演变过程示意图

图5.样品0的TEM图像

图6.0-1.5的XRD图谱（a），样品0和0.5的XPS光谱（b,c），样品0和0.5的Si2p（d,e），样品0.5的Ni2p（f），样品0-1.5的拉曼图谱（g）

图7.样品0-1.5的反射损失（RL,a,d,g,j,m）以及RL对应的2D图像（b,e,h,k,n）和3D图像（c,f,i,l,o）

图8.样品0-1.5的Z的2D平面图（a,b,c,d,e）及其电导率σ（f）

图9.样品0-1.5的ε'（a），ε"（b），tanδε（c），µ'（d），µ"（e）和tanδµ（f）

图10.10MPa下样品0-1.5的电导率（σ）（a）和导电损耗（ε"c）（b）

图11.0（a）、0.3（b）、0.5（c）、1（d）和1.5（e）的科尔作图；样品0-1.5的衰减系数（α）（f）

图12.样品0.5的RL图（a），nλ/4条件下的厚度和频率模拟（b）

图13.样品0.5在不同厚度下的RL，样品0.5与报道的类似陶瓷基材料的EABmax比较

图14.NSF的MW吸收机理示意图