毕业设计文献综述
磁性C/Fe气凝胶的制备及其性能研究
摘要：当前，随着各种电子设备和无线通信技术的飞速发展，带来的电磁辐射已经对我们周围环境造成了一种新的污染。然而电磁波吸收材料的应用才是一种更积极、更彻底的消除电磁波污染的方法。在人们生产和生活的各类场所和环境中，经常受到各种电子仪器、设备产生的电磁波辐射。碳是有机物的重要组分，自然界中存在许多碳元素。如果能将磁性吸波材料运用到这些材料中，将会对保护人类健康，防止电磁波干扰正常工作的电子设备以及保证国家一些重要的场所信息传输安全有着重大意义。本文全面综述国内外当前典型的磁性碳的制备方法，并理清进一步的研发思路与方向。
关键词：磁性碳 磁特性 电磁波吸收
前言：随着科学技术的不断发展，诸如局域网、智能手机和智能家居电器等无线电子设备应用的快速增长，这些电磁系统所产生电磁波对于人们的日常生活和生产产生了严重的影响，因此社会迫切地需求具有重量轻、厚度薄、有效频率宽、吸收能力强等特点的吸波装饰材料。电磁波吸收材料是近年来广泛发展而且应用很广泛的功能性材料。电磁屏蔽材料产生电磁波吸收的机理有两大类：电波干涉和损耗吸收。干涉是指两个幅度相等（或相近）相位相反的两个电磁波相叠加而抵消，而绝大部分吸收材料都是损耗性的材料，是指在载体内渗入能产生损耗的物质——吸收剂。电磁屏蔽材料对电性能指标的测量主要是测量反射（吸收）特性以及它与频率的关系。优秀的电磁波吸收材料应具有密度低，吸收能力强，热稳定性好，具有较宽的吸收频率带宽等特点。但Fe3O4由于其吸收带宽窄、密度大等特点限制了其实际应用。因而制备一种轻质的二元结构的Fe3O4复合材料即利用磁性材料与轻质电介质材料之间的协同作用，将磁性材料与轻质电介质材料结合起来，是提高这些Fe3O4基样品的微波吸收性能和实际应用价值的有效方法。而多孔碳材料作为轻质电磁波吸收材料具有密度低、性能可调、资源丰富、易于合成等优点。虽然碳材料作为电磁波吸收材料，仅表现出介电损耗，限制了其在电磁波吸收中的应用。但是碳材料由于其多孔性和良好的化学稳定性的特点有利于其充当基体包埋磁性金属构建磁性碳复合材料，从而增强阻抗匹配，提高电子束的吸收能力，降低密度，拓宽吸收体的吸收带宽。随着人们对碳材料的关注,碳基的电磁屏蔽材料和吸波材料得到了迅速的发展。碳材料,包括碳黑、石墨、碳纳米管、石墨烯等多种同素异形体,具有质量轻易加工、化学稳定性好、耐高温、导电性高且可调等一系列优点,是制备集轻、薄、高性能电磁屏蔽或吸波性能于一体的理想材料。通过构建碳材料不同的形态,会获得不同电磁响应性能的碳材料。按照电磁屏蔽和吸波材料的形态分类,碳材料主要可以分为致密的薄膜材料、多孔的泡沫材料和碳/聚合物复合材料,下文将逐一介绍这几种材料的电磁屏蔽性能或吸波性能。
一．国内外研究现状
电磁波吸收过程是一个将投射到材料表面的电磁波能量通过介质损耗得到能量转化的过程。吸波材料一般是由基体材料(或粘接剂)和吸收介质(吸收剂)复合而成的。透射到吸波材料的电磁波能量有三种去向:反射、吸收和透射。材料吸收电磁波主要包括两个关键步骤:
- 入射电磁波进入材料内部为电磁波的吸收做准备,这需要材料的波阻抗和自由空间的波阻抗尽可能地匹配以防止电磁波入射到空间里,这要求尽可能接近的介电系数和磁导率;
- 尽可能地将进入的电磁波衰减,转化成为热能或其他形式的能量,这需要吸波材料有尽可能高的电损耗和磁损耗。电磁波吸收剂的性能主要取决于磁导率和介电系数。
随着人们对碳材料的关注,碳基的电磁屏蔽材料和吸波材料得到了迅速的发展。碳材料有多种同素异形体,具有质量轻易加工、化学稳定性好、耐高温、导电性高且可调等一系列优点,是制备集轻、薄、高性能电磁屏蔽或吸波性能于一体的理想材料。通过构建碳材料不同的形态,会获得不同电磁响应性能的碳材料。按照电磁屏蔽和吸波材料的形态分类,碳材料主要可以分为致密的薄膜材料、多孔的泡沫材料和碳/聚合物复合材料。
1.碳膜材料
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