基于玉米芯构筑FexOy/C复合材料及吸波性能研究
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燃料化学学报
- 网络首发时间:2024-11-12 12:33:26
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作者
力国民 高洁 杜秀宁 贾琨 张
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单位
太原科技大学材料科学与工程学院中国电子科技集团公司第三十三研究所
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摘要
玉米芯作为玉米生产加工过程中产生的副产物,具有产量高、来源广、成本低等特点,但废弃玉米芯的潜在价值往往没有得到充分的利用,随意的丢弃或焚烧造成了严重的资源浪费与环境污染。为了实现废弃玉米芯的高值化利用和碳基复合微波吸收材料的低成本制备,本研究以废弃玉米芯为载体,采用简单的湿化学浸渍法和碳热还原工艺制备FexOy/C复合吸波材料。通过优化焙烧温度和前驱体溶液浓度来探究不同磁性组分及其负载量对复合材料性能的影响。采用XRD、Raman、SEM、BET、VNA多种表征方法对复合材料的物相演变规律、微观形貌、吸波性能进行分析。结果表明,在引入适量的磁性组分时,能有效提高复合材料的吸波性能,Fe/C复合材料仍保持了玉米芯天然的三维孔道结构,比表面积可达126.97 m2/g,孔径为5.40 mm,有助于入射电磁波的多重反射和损耗。当负载量过多时,导致复合材料阻抗失配,不利于吸波性能的优化。其中,FCC-0.3-700和FCC-0.3-900均表现出优异的微波吸收性能,FCC-0.3-700在涂层厚度为2.0 mm时,最低反射损耗值(RLmin)达到-41.4 dB,对应的有效吸收带宽(EAB)达到5.6 GHz;FCC-0.3-900在8.4 GHz处的RLmin达到-41.7 dB,涂层厚度为1.5 mm时EAB达到4.5 GHz。FexOy/C复合材料优异的吸波性能得益于玉米芯中的固定碳被部分消耗产生的缺陷能够增强入射电磁波的多重散射和反射,这些缺陷还可以提供偶极位点进而产生偶极极化,有利于电磁波的衰减。此外,Fe3O4、Fe颗粒均匀的负载于废弃玉米芯孔道内或分散在其碎片间,形成大量的有效界面,增强了界面极化。同时,FexOy/C复合材料中的石墨碳与Fe3O4、Fe颗粒形成的导电网络也可以极大的促进导电损耗。本论文制备的材料不仅符合电磁波吸收材料“薄、轻、宽、强”的发展特点,而且开辟了废弃玉米芯的高值化与功能化利用新途径。
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关键词
玉米芯Fe3O4/Fe多孔结构复合吸波材料
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引用格式
力国民,高洁,杜秀宁,等.基于玉米芯构筑FexOy/C复合材料及吸波性能研究[J/OL].燃料化学学报(中英文),1-13[2024-11-19].http://kns.cnki.net/kcms/detail/14.1410.TQ.20241111.1615.002.html.