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    西北工業大學張亞妮Ceram. Int.:柔性SiC-CNTs雜化纖維墊的制備及其在可調寬帶微波吸

    2020-12-03   易絲幫

    DOI:10.1016/j.ceramint.2020.11.167

    當前,對于可在苛刻條件下運行的具有高穩定性的柔性微波吸收器的需求日益增長。SiC作為一種功能陶瓷材料,具有較強的環境耐受性和可調節的電磁(EM)吸收性能,適用于惡劣環境。但是,需要進一步增強SiC的電學性能以獲得合格的EM吸收性能。在這項工作中,將多壁碳納米管(CNTs)引入到SiC中以增強電學性能。采用靜電紡絲和聚合物衍生陶瓷(PDC)法制備了柔性二維(2D)CNTs負載SiC纖維氈作為EM吸收器。纖維內部的CNTs可以形成導電網絡并起到強化作用,以確保SiC墊的高柔性并增強其微波吸收性能,從而獲得了-61dB的反射損耗和2.9GHz的有效吸收帶(EAB)。更重要的是,EM吸收性特可以通過調整CNTs的含量來進行調節,而EAB可以通過調節材料厚度覆蓋整個X波段。這項工作為制備具有高環境穩定性和可調電學性能的柔性2D陶瓷墊提供了一種簡便的策略,為生產適用于寬帶EM吸收的可靠EM吸收器提供了啟示。

     

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    圖1.SiC-CNTs纖維氈的制備過程示意圖。


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    圖2.(a)SCFM,(b)SCFM-1,(c)SCFM-3和(d)SCFM-5的SEM圖像。


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    圖3.(a)和(b)SCFM-3的TEM圖像,(c)SCFM-3斷裂的HRTEM圖像,(d)SCFM-3的SAED圖譜。


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    圖4.(a)在不同溫度下熱解的SCFM-3的XRD圖譜和(b)拉曼光譜。(c)在不同溫度下熱解的原始SCFM的拉曼光譜。(d)在不同溫度下熱解的原始CNTs的拉曼光譜。


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    圖5.(a)碳納米管含量不同時,在1200℃下熱解的SiC-CNTs纖維氈的電導率。(b)在不同溫度下熱解的SCFM-3的電導率。


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    圖6.碳納米管含量對(a)在1200℃下熱解的SiC-CNTs雜化纖維氈的實際介電常數,(b)虛擬介電常數和(c)損耗正切的影響;(d)在10GHz時具有不同CNTs含量的SiC-CNTs雜化纖維氈的平均復介電常數和損耗正切。


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    圖7.熱解溫度對SCFM-3的(a)實際介電常數,(b)虛擬介電常數和(c)損耗正切的影響;(d)在不同溫度下熱解的SCFM-3的平均復介電常數和損耗正切。


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    圖8.(a)SCFM,(b)SCFM-1,(c)SCFM-3和(d)SCFM-5在1200℃下熱解的反射損耗(RL)。


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    圖9.在不同溫度下熱解的SCFM-3的反射損耗(RL):(a)1000℃,(b)1200℃和(c)1400℃。


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    圖10.(a)SiC-CNTs雜化纖維墊的微波耗散機理示意圖。(b)SCFM和(c)SCFM-3在1200℃下熱解的Cole-Cole曲線。


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