樹脂基纖維-鐵納米吸波復(fù)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(jié)構(gòu)與物相。表征結(jié)果顯示，鐵納米粒子為球形顆粒，呈核殼型結(jié)構(gòu)，粒徑范圍為30-80 nm，殼厚約為2nm，為體心立方結(jié)構(gòu)。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、爬霉柰榕悸?lián)劑KH550對(duì)鐵納米粒子進(jìn)行表面改性，以增加其表面官能團(tuán)，改善鐵納米粒子在環(huán)氧樹脂基體中的分散穩(wěn)定性。測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)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。
　　⑵以改性后的鐵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(jié)構(gòu)一體化的吸波復(fù)合材料。采用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)復(fù)合材料截面進(jìn)行觀察并進(jìn)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(jié)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(diǎn)彎曲法測(cè)試了復(fù)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(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)后者比前者彎曲強(qiáng)度小了5.8％，兩者差別不大。
　?、遣捎檬噶烤W(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試了吸波復(fù)合材料在2-18 GHz范圍內(nèi)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(chǎng)的垂直和平行關(guān)系、鐵納米粒子的添加量以及鐵納米粒子濃度梯度對(duì)吸波復(fù)合材料吸波性能的影響，并對(duì)雙纖維層吸波復(fù)合材料的反射損耗曲線進(jìn)行了分

4、析。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(chǎng)平行時(shí)，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(dāng)添加兩層碳纖維織布時(shí)，有效吸收頻帶寬度為5.77 GHz，低頻反射損耗峰可達(dá)-26.8 dB。較多碳纖維與電場(chǎng)矢量平行時(shí)復(fù)合材料對(duì)電磁波的吸收效果更強(qiáng)、吸收頻寬更大;對(duì)于含單層碳纖維織布的復(fù)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(dòng);由于吸收劑的梯度分布，

5、以復(fù)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(dāng)碳纖維平行于電場(chǎng)時(shí)，其反射損耗曲線在2-18 GHz范圍內(nèi)均出現(xiàn)兩個(gè)反射峰;鐵納米粒子可以提高單向玻璃纖維織布對(duì)電磁波的選擇性吸收;當(dāng)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(chǎng)時(shí)，有效吸收頻帶為4.2-7.1 GHz和15-18 GHz，出現(xiàn)兩個(gè)峰值-23.3 dB和-15.6 dB，復(fù)合材料可在低頻實(shí)現(xiàn)低的反射損耗值即更強(qiáng)的電磁波損耗