一維結構材料在電磁(EM)波能量損耗方面表現出顯著的優勢。本文首次以聚碳硅烷(PCS)和鉬乙酰丙酮(MoO2(acac)2)為前驅體,通過共靜電紡絲和隨后的高溫熱解合成了柔性Mo2C改性SiC/C納米纖維(Mo-SiC/C NFs))。研究發現,通過引入MoO2(acac)2可以顯著降低PCS的聚合物衍生溫度,并賦予SiC/C NFs良好的柔性、高結晶度和較強的微波吸收性能。將所制備的纖維以較低含量(15wt%)分散在石蠟中,其最小反射損耗(RL,dB)為-62.5dB,在2.75mm下的有效吸收帶寬(EAB,RL<-10dB)為6.8GHz。同時,可以通過調節該雜化材料的厚度來使其EAB覆蓋整個X波段和大部分C波段。這些高性能主要源于特定的一維微觀結構、豐富的界面和缺陷以及SiC、Mo2C和C基體之間的協同效應。因此,這項工作提供了一種探索柔性SiC/C NFs的方法,使其有望成為一種具有輕質性和寬EAB的電磁波吸收材料。
圖1.柔性Mo-SiC/C NFs的形成步驟示意圖。
圖2.a)所制備NFs的FT-IR透射光譜(KBr)和b)XRD圖譜,c)預氧化NFs和d)Mo-SiC/C-1100 NFs的SEM圖像,以及e,f)Mo-SiC/C-1100 NFs的TEM圖像,相應的STEM圖像和g)C、Si、Mo的元素映射圖像,以及h)SAED圖譜。
圖3.a)在1100℃和b)1200℃下處理的陶瓷NFs的拉曼光譜。
圖4.a)Mo-SiC/C-1100 NFs的XPS全掃描光譜,以及b)C1s、c)Si2p和d)Mo3d的高分辨率XPS光譜。
圖5.a)由較低含量(15wt%)的NFs與石蠟復合而成的雜化材料的ε'、b)ε”、c)介電損耗角正切和d)衰減常數隨頻率的變化。
圖6.a)Mo-SiC/C-1100/石蠟在不同厚度下計算的RL,b)對應頻率下EAB與厚度的關系,c)阻抗匹配度與(1/4)λ的關系曲線。d)不同一維吸收體的最佳EAB與填料負載量的關系。
圖7.Mo-SiC/C NFs的電磁波損耗機理示意圖。