活性炭載鐵材料纖維吸收電磁波的性能
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電磁干擾已成為繼水污染,大氣污染和噪聲污染之后的第四大污染類型,并可能影響生物生活。同時,電磁波的泄漏也會影響電子設(shè)備的正常運行,造成嚴(yán)重的損失。研發(fā)活性炭電磁屏蔽材料對提高生活質(zhì)量和電磁工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義,我們使用原位還原法制備活性炭載鐵的復(fù)合纖維材料。所得活性炭在室溫下表現(xiàn)出超順磁性。使用拱形法測量活性炭在8.2-18GHz頻率范圍內(nèi)吸收電磁波的效果。
通常,由于磁性粒子顆粒的高度復(fù)雜的磁導(dǎo)率可用于吸收電磁波。然而,它們的高密度和窄吸收帶限制了它們的適用性。電磁波損耗使得總損耗由磁損耗和電損耗決定。將磁性材料與電介質(zhì)結(jié)合不僅可以減輕重量,還可以通過阻抗匹配實現(xiàn)更好的微波吸收。活性炭是一種介電損耗材料,碳含量大于95%。與磁性金屬材料相比,活性炭具有低密度和低熱膨脹系數(shù)的優(yōu)點,以及高頻電磁波的良好吸收性。然而,并非每種類型的活性炭都可用作微波吸收材料,這取決于活性炭的導(dǎo)電性。過高的導(dǎo)電性導(dǎo)致活性炭反射電磁波,這強(qiáng)烈地影響它們吸收微波的能力。因此,只有經(jīng)過特殊處理的活性炭才能用于吸收微波。由于復(fù)合材料內(nèi)部的多次反射和較長的傳播距離,使用活性炭是增加電磁波吸收的方法之一。
我們通過在活性炭上涂覆Fe3 O4磁性顆粒,制備了一種輕質(zhì)纖維復(fù)合材料,能夠在寬帶上吸收電磁波。使用原位還原法施加Fe3 O4磁性顆粒,并且使用拱形法研究在8.2-18GHz的頻率范圍內(nèi)活性炭和活性炭/ Fe3 O4纖維的反射率。
活性炭吸收電磁波性能測試
采用拱形法研究了電磁波吸收性能。測試裝置在圖1中示意性地示出。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與接收和發(fā)射天線相連,其中一個具有增強(qiáng)和發(fā)射頻率電磁波的功能,另一個具有接收反射信號的功能。根據(jù)反饋信號強(qiáng)度,活性炭載鐵復(fù)合纖維材料的尺寸為180×180mm,厚度為2mm。
圖1:拱法電磁波吸收試驗裝置。
活性炭的相組成和形態(tài)
通過FESEM表征活性炭和載鐵活性炭的微觀結(jié)構(gòu)。圖2(a)顯示活性炭的SEM圖像?;钚蕴康谋砻嫦鄬饣砻嫔蠜]有表明殘留雜質(zhì)的顆粒。圖2(b)和(c)顯示了不同放大倍數(shù)下載鐵活性炭的SEM圖像。大多數(shù)Fe3 O4顆粒均勻分布在活性炭表面上。Fe3 O4顆粒的形狀是不規(guī)則的,而它們的尺寸在15-60nm的范圍內(nèi),這對應(yīng)于從XRD圖案計算的顆粒尺寸。圖2(d)顯示,所制備的載體活性炭易于彎曲,表明處理后具有良好的柔韌性。
圖2:活性炭復(fù)合材料纖維的SEM和實物圖。
磁和電磁波吸收特性
活性炭復(fù)合纖維材料在室溫下-20000至20000 Oe范圍內(nèi)的磁滯回線在圖3顯示,其形狀是典型的S曲線,對應(yīng)于超順磁行為。包括飽和磁化強(qiáng)度Ms,磁矯頑力HC和剩余磁化強(qiáng)度Mr的磁特性。活性炭復(fù)合材料的Ms低于塊狀Fe3 O4,這可以通過活性炭載入Fe3O4納米粒子來解釋,這與發(fā)現(xiàn)的結(jié)果非常一致。
圖3:室溫下活性炭載鐵復(fù)合纖維材料的磁滯回線。
拱形法是一種簡單實用的方法,利用該方法可以精確測量微波吸收材料的反射率而不破壞其結(jié)構(gòu)。由于活性炭制成的纖維是具有相對高電阻的非金屬導(dǎo)電纖維材料,因此可以將其視為電磁場中的諧振子,其與入射電磁波共振以形成耗散電流。這種產(chǎn)生的光電流最終在材料系統(tǒng)中消耗?;钚蕴恳部梢栽陔姶艌龅淖饔孟卤灰暈榕紭O子?;钚蕴康谋砻鏄O化進(jìn)一步消散和衰減光電流,在周圍基質(zhì)的作用下將電磁能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。在加載Fe3 O4納米粒子后,活性炭的吸收性能大大提高。這種增強(qiáng)的性能主要歸因于納米Fe3 O4的獨特電磁性質(zhì)。附著的Fe3 O4具有磁滯損耗,自然諧振和電磁波交換共振的功能,導(dǎo)致電磁波的顯著衰減。此外,磁性納米粒子增加了與電磁波的有效接觸界面,大大增強(qiáng)了界面極化效應(yīng)。因此,復(fù)合材料的增強(qiáng)吸收性能是由于電損耗活性炭和磁損耗Fe 3 O 4的協(xié)同效應(yīng)。
結(jié)論,我們使用原位還原法成功制備了活性炭載鐵復(fù)合纖維材料。Fe 3 O 4是納米顆粒的形式,其均勻地分散在活性炭的表面上并且在室溫下表現(xiàn)出超順磁性?;钚蕴繉ξ⒉ǚ瓷湫Ч话悖且材苡行諑?。相比之下活性炭載鐵復(fù)合材料表現(xiàn)出極大改善的微波吸收,這些性質(zhì)表明活性炭載鐵復(fù)合千萬在吸收材料和電磁屏蔽領(lǐng)域具有廣泛的適用性。
本文作者:董帝豪
本文地址:http://cvwgseo.cn/473.html
本文來源:河南博友環(huán)??萍加邢薰?/span>
本文著作權(quán)歸河南博友環(huán)??萍加邢薰舅校魏涡问降霓D(zhuǎn)載都請聯(lián)系作者獲得授權(quán)并注明出處。(復(fù)制此段話)