王彦辉:金属硫化物复合材料的制备及其隐身性能研究论文

王彦辉:金属硫化物复合材料的制备及其隐身性能研究论文

本文主要研究内容

作者王彦辉(2019)在《金属硫化物复合材料的制备及其隐身性能研究》一文中研究指出:众所周知,二维纳米材料,如石墨烯、六角形氮化硼、碳氮化物和层状过渡金属硫化物,因其高比表面积和多晶现象使其拥有特殊的电子特性。在光电子学,催化,电磁屏蔽和微波吸收等领域显示出巨大应用前景。硫化铜作为最重要的半导体过渡金属硫化物之一,因其具有优异的光学、电子和其他物理化学性质。使其在二次电池、光催化剂、超级电容器和光学传感器领域得到广泛的研究。然而与其他二维材料相比,金属硫化铜的微波吸收和红外隐身性能较少见详细研究。本文首先采用湿化学法成功制备出直径为192nm,厚度为3.2nm六边形二维硫化铜纳米片。研究了CuS纳米片的吸波性能,针对CuS纳米片在基体中较大添加量时才达到有效吸收的缺点。在此基础上将硫化铜与石墨烯、硫化锌复合分别制备了CuS/RGO、CuS/ZnS和CuS/ZnS/RGO纳米复合材料,研究了纳米复合材料的吸波性能和红外隐身性能。(1)采用湿化学法成功制备出六边形CuS纳米片,研究了反应时间、铜盐种类、反应物比例对CuS纳米片形貌结构的影响。结果表明采用氯化亚铜为铜盐反应时间为9小时制备出形貌规整的六边形硫化铜纳米片,此CuS纳米片的直径约为192nm,厚度为3.2nm。然后测试了该CuS纳米片的复介电常数和复磁导率,研究了微波吸收性能,并探索了微波吸收机理,研究结果表明随着CuS在基体中的添加量的增加,材料的吸波性能增强。当CuS添加量为50%,厚度为3.0mm时,CuS吸波效果最好,在8.0GHz处反射损耗为-27.5dB,相应的有效吸收频宽为3.4GHz,这是因为CuS是p型半导体易形成缺陷偶极子,在交变电磁场作用下产生极化弛豫,此外CuS和石蜡之间的界面处累积的电荷在交变电磁场中引起界面极化弛豫。缺陷偶极子和界面极化弛豫使CuS能够有效吸收和衰减电磁波。(2)首先采用原位生长法制备了CuS/RGO纳米复合材料,研究了制备工艺添加量对CuS/RGO纳米复合材料的微观形貌和结构的影响。实验结果表明,当石墨烯在纳米复合材料中添加量为20wt%时CuS纳米片能够均匀分布在石墨烯表面。吸波测试结果显示,CuS/RGO在基体中添加量都为30wt%时,石墨烯含量为20wt%的CuS/RGO纳米复合材料表现出最佳吸波效果。CuS/RGO复合材料的最佳反射损耗为-34.5dB,相应的有效吸收带宽为3.3GHz。与纯CuS纳米片相比CuS/RGO纳米复合材料不仅可以使吸波填料在基体中的添加量从50wt%降低到30wt%而且最大反射损耗从-27.5dB提高到-34.5dB。这是因为高介电性的石墨烯加入复合材料,使复合材料在底填充量下也具有良好的介电性能,并且复合材料中石墨烯与CuS纳米片之间相互作用产生了介电弛豫、界面弛豫等使其能够有效衰减电磁波。(3)石墨烯与CuS复合可以改善纯CuS在基体中添加量大,但是石墨烯的加入并没有增加吸收频宽。为此通过简单湿化学法在CuS纳米片上长ZnS纳米颗粒,通过精确控制CuS与ZnS的比例,可以很好地调整CuS和ZnS两相之间的界面面积,实现连续双峰吸收。当CuS与ZnS摩尔比为8:2时,CuS纳米片表面只有少量ZnS纳米颗粒附着。当CuS与ZnS摩尔比为7:3时,CuS纳米片表面均匀包覆有ZnS颗粒,CuS/ZnS纳米复合粒子形貌结构最佳。当ZnS含量继续增多时,大部分CuS纳米片被ZnS包覆而且CuS/ZnS纳米片产生了团聚现象。选择CuS与ZnS摩尔比为7:3的纳米复合粒子测试了其复介电常数和复磁导率,研究了微波吸收性能,研究结果表明当CuS与ZnS摩尔比为7:3时,CuS/ZnS纳米复合粒子在基体中添加量为50wt%样品厚度为3.5mm时,CuS/ZnS纳米复合粒子分别在5.8GHz和7.3GHz处实现了双峰吸收。因为CuS中铜空位缺陷可以引起缺陷形成缺陷偶极子。ZnS的加入使CuS和ZnS之间的界面处累积的电荷在交变电磁场中引起界面极化弛豫。缺陷偶极子极化与界面极化的共同作用使CuS/ZnS纳米复合粒子实现了双峰吸收。相较于硫化铜,在相同添加量时CuS/ZnS纳米片虽然实现了双峰吸收但吸波强度减弱。并且硫化锌的加入可以降低材料的红外发射率,使复合材料具有一定的红外隐身性能。(4)CuS表面包覆ZnS纳米粒子可使CuS/ZnS纳米复合粒子实现双峰吸收,但ZnS添加量的增加降低了CuS/ZnS纳米复合粒子的吸波强度。因此采用湿化学法制备了CuS/ZnS/RGO复合材料,在CuS/ZnS纳米复合粒子中加入石墨烯改善研CuS/ZnS纳米复合材料的吸收强度。实验究了制备工艺对CuS/ZnS/RGO纳米复合材料的微观形貌和结构的影响。研究表明,石墨烯在CuS/ZnS/RGO复合材料中的添加量为20wt%时,CuS/ZnS纳米粒子能够均匀分布在石墨烯表面。将合成的CuS/ZnS/RGO纳米复合粒子以30wt%加入基体中制备样品,当样品厚度为3.5mm时,CuS/ZnS/RGO纳米复合粒子分的最佳反射损耗为-39.1dB,相应的有效吸收带宽为4.5GHz。CuS/ZnS/RGO纳米复合粒子的吸收强度和吸收频宽都有明显提高。CuS/ZnS/RGO纳米复合粒子缺陷偶极子极化与界面极化和石墨烯对CuS/ZnS纳米复合粒子介电性能的提高纳米复合粒子吸波性能。此外还研究了硫化锌包覆量对吸波性能与红外发射率的影响。随着硫化锌含量的增加纳米复合材料的发射率降低,研究表明硫化锌的包覆有利于降低纳米复合材料的红外发射率。

Abstract

zhong suo zhou zhi ,er wei na mi cai liao ,ru dan mo xi 、liu jiao xing dan hua peng 、tan dan hua wu he ceng zhuang guo du jin shu liu hua wu ,yin ji gao bi biao mian ji he duo jing xian xiang shi ji yong you te shu de dian zi te xing 。zai guang dian zi xue ,cui hua ,dian ci bing bi he wei bo xi shou deng ling yu xian shi chu ju da ying yong qian jing 。liu hua tong zuo wei zui chong yao de ban dao ti guo du jin shu liu hua wu zhi yi ,yin ji ju you you yi de guang xue 、dian zi he ji ta wu li hua xue xing zhi 。shi ji zai er ci dian chi 、guang cui hua ji 、chao ji dian rong qi he guang xue chuan gan qi ling yu de dao an fan de yan jiu 。ran er yu ji ta er wei cai liao xiang bi ,jin shu liu hua tong de wei bo xi shou he gong wai yin shen xing neng jiao shao jian xiang xi yan jiu 。ben wen shou xian cai yong shi hua xue fa cheng gong zhi bei chu zhi jing wei 192nm,hou du wei 3.2nmliu bian xing er wei liu hua tong na mi pian 。yan jiu le CuSna mi pian de xi bo xing neng ,zhen dui CuSna mi pian zai ji ti zhong jiao da tian jia liang shi cai da dao you xiao xi shou de que dian 。zai ci ji chu shang jiang liu hua tong yu dan mo xi 、liu hua xin fu ge fen bie zhi bei le CuS/RGO、CuS/ZnShe CuS/ZnS/RGOna mi fu ge cai liao ,yan jiu le na mi fu ge cai liao de xi bo xing neng he gong wai yin shen xing neng 。(1)cai yong shi hua xue fa cheng gong zhi bei chu liu bian xing CuSna mi pian ,yan jiu le fan ying shi jian 、tong yan chong lei 、fan ying wu bi li dui CuSna mi pian xing mao jie gou de ying xiang 。jie guo biao ming cai yong lv hua ya tong wei tong yan fan ying shi jian wei 9xiao shi zhi bei chu xing mao gui zheng de liu bian xing liu hua tong na mi pian ,ci CuSna mi pian de zhi jing yao wei 192nm,hou du wei 3.2nm。ran hou ce shi le gai CuSna mi pian de fu jie dian chang shu he fu ci dao lv ,yan jiu le wei bo xi shou xing neng ,bing tan suo le wei bo xi shou ji li ,yan jiu jie guo biao ming sui zhao CuSzai ji ti zhong de tian jia liang de zeng jia ,cai liao de xi bo xing neng zeng jiang 。dang CuStian jia liang wei 50%,hou du wei 3.0mmshi ,CuSxi bo xiao guo zui hao ,zai 8.0GHzchu fan she sun hao wei -27.5dB,xiang ying de you xiao xi shou pin kuan wei 3.4GHz,zhe shi yin wei CuSshi pxing ban dao ti yi xing cheng que xian ou ji zi ,zai jiao bian dian ci chang zuo yong xia chan sheng ji hua chi yu ,ci wai CuShe dan la zhi jian de jie mian chu lei ji de dian he zai jiao bian dian ci chang zhong yin qi jie mian ji hua chi yu 。que xian ou ji zi he jie mian ji hua chi yu shi CuSneng gou you xiao xi shou he cui jian dian ci bo 。(2)shou xian cai yong yuan wei sheng chang fa zhi bei le CuS/RGOna mi fu ge cai liao ,yan jiu le zhi bei gong yi tian jia liang dui CuS/RGOna mi fu ge cai liao de wei guan xing mao he jie gou de ying xiang 。shi yan jie guo biao ming ,dang dan mo xi zai na mi fu ge cai liao zhong tian jia liang wei 20wt%shi CuSna mi pian neng gou jun yun fen bu zai dan mo xi biao mian 。xi bo ce shi jie guo xian shi ,CuS/RGOzai ji ti zhong tian jia liang dou wei 30wt%shi ,dan mo xi han liang wei 20wt%de CuS/RGOna mi fu ge cai liao biao xian chu zui jia xi bo xiao guo 。CuS/RGOfu ge cai liao de zui jia fan she sun hao wei -34.5dB,xiang ying de you xiao xi shou dai kuan wei 3.3GHz。yu chun CuSna mi pian xiang bi CuS/RGOna mi fu ge cai liao bu jin ke yi shi xi bo tian liao zai ji ti zhong de tian jia liang cong 50wt%jiang di dao 30wt%er ju zui da fan she sun hao cong -27.5dBdi gao dao -34.5dB。zhe shi yin wei gao jie dian xing de dan mo xi jia ru fu ge cai liao ,shi fu ge cai liao zai de tian chong liang xia ye ju you liang hao de jie dian xing neng ,bing ju fu ge cai liao zhong dan mo xi yu CuSna mi pian zhi jian xiang hu zuo yong chan sheng le jie dian chi yu 、jie mian chi yu deng shi ji neng gou you xiao cui jian dian ci bo 。(3)dan mo xi yu CuSfu ge ke yi gai shan chun CuSzai ji ti zhong tian jia liang da ,dan shi dan mo xi de jia ru bing mei you zeng jia xi shou pin kuan 。wei ci tong guo jian chan shi hua xue fa zai CuSna mi pian shang chang 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you li yu jiang di na mi fu ge cai liao de gong wai fa she lv 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自中北大学的王彦辉,发表于刊物中北大学2019-07-04论文,是一篇关于石墨烯论文,微波吸收论文,硫化铜论文,硫化锌论文,红外发射率论文,中北大学2019-07-04论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自中北大学2019-07-04论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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