碳納米管水泥基復(fù)合材料吸波性能研究.pdf

1、碳納米管材料是一種具有大長徑比，高比表面積和良好電導(dǎo)率的納米材料，能夠滿足吸波材料厚度薄、密度低、頻段寬和吸收強(qiáng)等要求，是電磁干擾防護(hù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本文首先對碳納米材料水泥基復(fù)合材料的制備工藝進(jìn)行了研究，分析討論了干式機(jī)械攪拌法和硅灰對多壁碳納米管和納米碳纖維在水泥材料中的分散作用。通過表面活性劑超聲處理方法制取碳納米管懸浮液，制備了多壁碳納米管水泥基復(fù)合材料，并對其在2-8GHz和8-18GHz頻率范圍內(nèi)的電磁吸波性能進(jìn)行了研究

2、，分析討論了多壁碳納米管摻量和試樣厚度對試樣吸波性能的影響。并且選擇多壁碳納米管摻量為0.6％，研究了其分別復(fù)合鐵氧體和二氧化錳吸波劑對水泥基復(fù)合材料吸波性能的影響。制備了以多壁碳納米管為吸波劑的水泥基橡膠粉復(fù)合材料，對橡膠顆粒的微波損耗特性和多壁碳納米管/橡膠粉水泥復(fù)合試樣的吸波性能進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴干式機(jī)械攪拌法對碳納米材料在水泥材料中的分散效果有限，難以使碳納米材料發(fā)揮出其優(yōu)異的力學(xué)增強(qiáng)作用，反而會導(dǎo)致

3、試樣強(qiáng)度的下降。硅灰能夠促進(jìn)碳納米材料在水泥材料中的均勻分散，二者復(fù)合摻入水泥材料能夠有效提高試樣的力學(xué)強(qiáng)度。⑵多壁碳納米管可以極大提高水泥基復(fù)合材料的電磁吸波性能。在2-8GHz范圍內(nèi)，多壁碳納米管摻量為0.6％的水泥砂漿試樣能夠顯著吸收反射率峰值附近區(qū)域的電磁波。在8-18GHz范圍內(nèi)，多壁碳納米管摻量為0.9％的水泥砂漿試樣低于-10dB的頻率帶寬達(dá)到7.1GHz。多壁碳納米管摻量為0.6％，試樣厚度為35mm的水泥砂漿試樣，在8

4、-18GHz范圍內(nèi)的反射率值在-8dB和-10dB之間穩(wěn)定變化，表現(xiàn)出良好的寬頻吸波性能。相對于單獨(dú)摻入0.6％多壁碳納米管的水泥基吸波材料，多壁碳納米管/鐵氧體水泥基復(fù)合材料反射率峰值明顯降低，但反射率變化幅度也明顯變大;多壁碳納米管/二氧化錳復(fù)合吸波劑對水泥基復(fù)合材料吸波性能的增強(qiáng)效果明顯，當(dāng)二氧化錳摻量為10％時，多壁碳納米管/二氧化錳水泥基復(fù)合材料的吸波性能在12-18GHz頻率范圍內(nèi)有較明顯的提高，其反射率在18GHz達(dá)到最低

5、值-11.2dB，低于-10dB的頻寬在8-18GHz范圍內(nèi)達(dá)到4.0GHz。⑶多壁碳納米管和橡膠粉的摻入能夠提高水泥基材料的吸波性能并拓寬其吸波頻段。當(dāng)多壁碳納米管摻量為0.9％，橡膠粉摻量為8％時，試樣在2-8GHz頻率范圍內(nèi)的反射率峰值明顯降低，并且峰值數(shù)量得到增加。當(dāng)多壁碳納米管摻量為0.6％，橡膠粉摻量為8％時，水泥基復(fù)合材料最小反射率值為-13.6dB且低于-10dB的頻寬達(dá)到4.7GHz，吸波性能優(yōu)于單摻多壁碳納米管或單摻