International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials

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Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄修饰煤气化细渣残炭提高电磁波吸收

中文摘要(118) PDF(7) SpringerLink

摘要:
吸波材料在军事和民用领域具有广阔的应用前景。本文采用水热法成功制备了Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄/残炭（CZFO/RC）纳米复合材料。通过酸洗法去除煤气化细渣中的无机矿物来提取RC。采用各种表征方法，研究了CZFO/RC复合材料晶体结构，化学成分，微观形貌和结构以及相应的电磁参数和吸波性能。由于介质损耗和磁损耗的协同作用，制备的CZFO/RC复合材料具有优异的电磁波吸收性能。当CZFO/RC-2厚度为1.20 mm时，最小反射损耗值（RL_min）为−56.24 dB。即使在厚度为3.00 mm、频率为6.34 GHz的情况下，RL_min也可以达到−45.96 dB，最大有效吸收带宽(EAB, RL≤−10 dB)也可以达到1.83 GHz（5.53~7.36 GHz）。介质损耗包括界面极化和偶极极化，磁损耗包括电流损耗和剩磁损耗。同时，CZFO/RC-2复合材料具有更好的阻抗匹配，电磁波可以进入吸波剂内部。电磁仿真结果表明，CZFO/RC-2复合材料能显著减小雷达截面积。该研究可促进煤气化细渣在吸波材料领域的综合应用。

研究论文

PAM/PEG双网络水凝胶的高韧性和强电磁屏蔽性能

刁坤兰, 徐余欢, 杜婧羽, 周腾, 占晓, 张道海, 祁小四, 秦舒浩

, doi: 10.1007/s12613-024-3012-7

中文摘要(201) PDF(16) SpringerLink

摘要:
随着电磁波的广泛应用，迫切需要一种高性能的电磁屏蔽材料来解决电磁波带来的危害。本文采用完全交联策略。以丙烯酰胺为单体，采用原位聚合法制备了聚丙烯酰胺（PAM）。将得到的PAM与聚乙二醇（PEG）共混制备PAM/PEG水凝胶，形成刚性支撑结构。随后，将改性后的碳纳米管（S-CNTs）掺入海藻酸钠（SA）和PAM/PEG中。最后，利用Na⁺触发SA自组装，显著提高了水凝胶的力学性能和导电性，制备出具有高韧性和强电磁屏蔽效率(EMI SE)的PAM/PEG/SA/S-CNTs-Na水凝胶。结果表明，PAM/PEG/SA/S-CNTs-Na水凝胶的抗压强度为19.05 MPa，比PAM/PEG水凝胶（17.69 MPa）提高了7.69%；更令人鼓舞的是，当碳纳米管含量为20wt%时，PAM/PEG/SA/S-CNTs-Na水凝胶的平均EMI SE为32.92 dB，比PAM/PEG水凝胶（15.44 dB）高113.21%。

研究论文

构建片状NiCo₂O₄/还原氧化石墨烯/三聚氰胺碳泡沫作为性能优异的微波吸收剂

田恐虎, 杨航, 张超, 疏瑞文, 邵群, 刘晓薇, 高凯鹏

, doi: 10.1007/s12613-024-3008-3

中文摘要(174) PDF(11) SpringerLink

摘要:
具有三维结构的碳基泡沫可以作为合理设计和可控制备金属氧化物/碳基复合微波吸收材料的轻量化模板，通过科学选材和特殊结构设计，利用组分间的协同效应可以提高微波吸收材料（MAMs）的综合吸波性能。在本研究中，通过溶剂热和高温热解相结合，成功制备了片状钴酸镍/还原氧化石墨烯/三聚氰胺衍生碳泡沫（FNC/RGO/MDCF）。通过对FNC/RGO/MDCF复合材料的形貌和结构分析，RGO在MDCF骨架中分布均匀，为FNC在其表面的负载生长提供了有效支撑。对该复合材料进行微波吸收性能分析，发现样品S3（S3为溶剂热法制备16 h的FNC/RGO/MDCF复合材料）在厚度为2.29 mm处的最佳反射损耗（RL_min）为−66.44 dB。当厚度在1.50 mm时，最佳有效吸收带宽（EAB）为3.84 GHz。对FNC/RGO/MDCF的吸收机理分析表明，FNC/RGO/MDCF优异的吸波性能主要是由传导损耗、多次反射、散射、界面极化和偶极极化共同作用的结果。

研究论文

构建铁锰金属有机框架衍生锰铁氧体/碳修饰石墨烯复合材料，实现宽带高效电磁耗散

刘葆华, 刘帅, 罗再刚, 疏瑞文

, doi: 10.1007/s12613-024-2999-0

中文摘要(229) PDF(20) SpringerLink

摘要:
制备具有薄匹配厚度、宽吸收带宽、强吸收强度和低填充率的碳基电磁波吸收剂仍然是一个巨大的挑战。金属有机框架是构建碳基电磁波吸收剂的理想自牺牲模板。本文通过溶热反应和热解处理两步法制备了双金属铁锰金属有机框架衍生锰铁氧体/碳/石墨烯复合材料。结果表明，通过调节Fe³⁺与Mn²⁺的摩尔比，碳骨架的微观形貌从丝瓜状演变为八面体，再演变为多面体和石榴状。而且，当Fe³⁺与Mn²⁺的摩尔比为2:1时，得到的锰铁氧体/碳/石墨烯复合材料具有最强的电磁波吸收能力。具体来说，在10 wt%的低填充率下，实现了−72.7 dB的最小反射损耗和5.1 GHz的最大有效吸收带宽。此外，还提出了锰铁氧体/碳/石墨烯复合材料可能的电磁波吸收机制。因此，本文研究结果将有助于构建金属有机框架衍生宽带高效碳基电磁波吸收剂。

研究论文

具备优异吸波性能的1T-MoS₂@N-rGO 纳米复合材料

赵嘉, 赖浩然, 李铭

, doi: 10.1007/s12613-024-2998-1

中文摘要(180) PDF(19) SpringerLink

摘要:
作为当前电磁防护领域的热点，如何有效构建宽频强吸收的电磁波吸收材料是解决电磁污染问题的关键。本工作通过水热法将高纯1T相花状MoS₂均匀地镶嵌在氮掺杂石墨烯（N-rGO）的表面制备1T-MoS₂@N-rGO纳米复合材料。电磁波会在由二维N-rGO和具有大量薄纳米片的1T-MoS₂微球构成的独特多维结构中发生多次反射和散射，此外1T-MoS₂@N-rGO构成的导电网络中的大量电子迁移会引起电磁波显著电导损耗，以及复合材料中产生的丰富的电磁波极化损耗（偶极子极化损耗和界面极化损耗）。以上这些都赋予了1T-MoS₂@N-rGO纳米复合材料优异的电磁波吸收性能。研究发现，当吸波材料的匹配厚度仅为1.84 mm时，1T-MoS₂@N-rGO的有效吸收频宽可以达到6.48 GHz。此外，1T-MoS₂@N-rGO纳米复合材料的雷达散射截面衰减值在0^o处达到35.42 dB·m²，这也进一步说明了我们制备的1T-MoS₂@N-rGO纳米复合材料在实际应用中具有巨大潜力。

研究论文

氢键诱导传导损耗增强深共晶凝胶吸收剂的电磁衰减

王蕴潼, 惠晟翀, 史赵潇瀚, 李子靖, 陈庚, 张涛, 解新悦, 张利民, 吴宏景

, doi: 10.1007/s12613-024-2938-0

中文摘要(240) PDF(16) SpringerLink

摘要:
包含氢键（HB）的凝胶和导电聚合物复合材料已在多种应用场景中展现出作为电磁波（EMW）吸收材料的巨大潜力。然而，EMW吸收材料中的传导损耗与HB中的电荷转移之间的关系仍有待充分理解。在这项研究中，我们设计了一系列深共晶凝胶，通过调节氢键受体氯化胆碱（ChCl）和氢键供体乙二醇（EG）的摩尔比来调控HB的数量。由于深共晶凝胶的独特性质，磁损耗和极化损耗对EMW衰减的影响可以忽略不计。结果表明，随着EG的引入，HB的量先增加，然后减少，HB引起的导电损耗也有相似的变化规律。在ChCl和EG摩尔比为2.4时，凝胶G22-CE2.4表现出最佳的EMW吸收性能，其有效吸收带宽在2.54 mm的厚度下达到了8.50 GHz。这种卓越的性能主要归因于最佳数量的HB产生的优异导电损耗和阻抗匹配的协同效应。这项工作首次阐明了HB在介电损耗中的作用，并为超分子聚合物吸收剂的优化设计提供了有价值的见解。

研究论文

通过磁性能调控实现高熵铁氧体优异的微波吸收能力

霍毓瑛, 王政炎, 张妍兰, 王永祯

, doi: 10.1007/s12613-024-2883-y

中文摘要(272) PDF(22) SpringerLink

摘要:
尖晶石型铁氧体材料具有优异的磁损耗，被广泛用于电磁波吸收领域。然而，厚的匹配厚度和窄的吸收带宽限制了其作为吸波材料的独立应用。近年来，高熵材料因其具有独特的结构和前所未有的应用潜力，正引起越来越多的关注。本文通过固相反应法成功合成了一系列具有不同Co–Ni含量的新型高熵铁氧体材料：(CoNi)_x/2(CuZnAl)_(1−x)/3Fe₂O₄ （x = 0.25、0.34、0.40、0.50），系统地研究了Co–Ni元素含量对材料微观结构、磁性能和电磁参数的影响，并分析了其在2–18 GHz频率范围内的电磁波吸收特性。结果表明，Co–Ni含量对材料的矫顽力和自然共振频率有显著影响。当x = 0.50时，材料具有更宽的有效吸收带宽和更薄的匹配厚度。

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