复合材料学报

作者：朱培, 张晓民, 俞洁, 杨爽, 陈天星, 贺攀阳,

关键词：粉煤灰磁珠, 碳包覆, 碳纳米管, 衰减常数, 阻抗匹配, 吸波性能,

以粉煤灰磁珠作为原料，采用化学气相沉积(CVD)方法制备纳米结构铁/碳复合材料。该复合材料呈现良好的吸波性能，但存在磁珠性质不均一、结构调控难等问题。本文采用摇床方法对磁珠进行分选，并进行研磨处理，考察了磁珠Fe含量和研磨粒径对CVD生成产物的影响。结果表明，富铁磁珠CVD生成产物为碳包覆磁性颗粒与碳纳米管组成的复合材料(Fe₃C@C-CNTs)，该复合材料呈现多孔团簇球形结构。磁珠Fe含量增加，复合材料的相对碳沉积量(C/Fe值)减小，石墨化程度降低(D峰和G峰面积比<i>I</i>_D/<i>I</i>_G值升高)，导致材料阻抗匹配值升高，吸波性能获得提升。磁珠Fe含量为71.43wt%时，复合材料有效吸收频带达到4.5 GHz，最小反射损耗(RL_min)达到?16.1 dB。对磁珠进行研磨后，CVD生成产物的C/Fe值不变，但碳沉积速率增大，<i>I</i>_D/<i>I</i>_G值升高，电磁波衰减常数下降，但阻抗匹配明显提高，吸波性能大幅度提升。研磨粒径为18.23 μm时，复合材料有效吸收频带达到4.8 GHz，RL_min可达到?34.7 dB。分析表明，复合材料优异的吸波性能得益于CNTs和Fe₃C@C对电磁波的协同吸收作用；独特的多孔团簇结构增强了电磁波在材料中多次反射，促进了界面极化。

来源：2023年第1期

《复合材料学报》期刊编辑部

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