樹脂基纖維-鐵納米吸波復合材料的性能研究.pdf

1、本文采用直流電弧等離子體法制備鐵納米粒子，采用透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射儀(XRD)表征其結構與物相。表征結果顯示，鐵納米粒子為球形顆粒，呈核殼型結構，粒徑范圍為30-80 nm，殼厚約為2nm，為體心立方結構。本研究主要內容包括：
　　⑴利用硅烷偶聯(lián)劑KH550對鐵納米粒子進行表面改性，以增加其表面官能團，改善鐵納米粒子在環(huán)氧樹脂基體中的分散穩(wěn)定性。測試了改性前后的鐵納米粒子及KH550的傅里葉紅外光譜，表征改性效果。

2、分別將改性前后的鐵納米粒子超聲分散在無水乙醇中，比較其分散穩(wěn)定性。實驗結果表明:KH550接枝到了鐵納米粒子表面并有效提高了其分散穩(wěn)定性。
　?、埔愿男院蟮蔫F納米粒子作為電磁波吸收劑，以環(huán)氧樹脂E51作為基體，添加單向碳纖維織布和單向玻璃纖維織布，制備了具有功能結構一體化的吸波復合材料。采用掃描電子顯微鏡(SEM)對復合材料截面進行觀察并進行元素線掃描分析，可見鐵納米粒子及碳纖維與環(huán)氧樹脂結合良好，鐵納米粒子在每層環(huán)氧樹脂基體中呈

3、梯度分布。利用三點彎曲法測試了復合材料的彎曲性能，通過比較含0 wt.％和30 wt.％鐵納米粒子的兩種碳纖維樹脂基復合材料，發(fā)現(xiàn)后者比前者彎曲強度小了5.8％，兩者差別不大。
　?、遣捎檬噶烤W(wǎng)絡分析儀測試了吸波復合材料在2-18 GHz范圍內的反射損耗，研究了碳纖維織布的有無、添加量、碳纖維與電場的垂直和平行關系、鐵納米粒子的添加量以及鐵納米粒子濃度梯度對吸波復合材料吸波性能的影響，并對雙纖維層吸波復合材料的反射損耗曲線進行了分

4、析。實驗結果表明:添加一層碳纖維織布后，含30 wt.％鐵納米粒子、碳纖維與電場平行時，正面有效吸收頻帶為4.7-7.2 GHz，6 GHz處出現(xiàn)峰值-19 dB;當添加兩層碳纖維織布時，有效吸收頻帶寬度為5.77 GHz，低頻反射損耗峰可達-26.8 dB。較多碳纖維與電場矢量平行時復合材料對電磁波的吸收效果更強、吸收頻寬更大;對于含單層碳纖維織布的復合材料，隨著吸波劑濃度的增加，反射損耗降低，且峰值向低頻移動;由于吸收劑的梯度分布，

5、以復合材料反面即吸波劑高濃度面為入射面，在低頻有更好的吸收效果，當碳纖維平行于電場時，其反射損耗曲線在2-18 GHz范圍內均出現(xiàn)兩個反射峰;鐵納米粒子可以提高單向玻璃纖維織布對電磁波的選擇性吸收;當以碳纖維織布作為電磁波入射層，鐵納米粒子呈由低到高的梯度分布，且纖維平行于電場時，有效吸收頻帶為4.2-7.1 GHz和15-18 GHz，出現(xiàn)兩個峰值-23.3 dB和-15.6 dB，復合材料可在低頻實現(xiàn)低的反射損耗值即更強的電磁波損耗