西北工業大學：SiC納米顆粒修飾碳納米纖維墊用於寬帶微波吸收

本文要點：

• 柔性且超輕的SiC納米顆粒修飾碳纖維墊，並具有寬帶微波吸收能力。
• 通過引入SiC納米粒子可以調節碳纖維的阻抗匹配
• 碳基體可以承受彎曲和扭曲的負荷，具有出色的可靠性。

成果簡介

由於電磁（EM）汙染，輕質且柔性的微波吸收器的需求不斷增長。碳纖維墊具有很高的柔韌性和導電性，因此很有希望。然而，碳纖維的高介電常數導致與自由空間的強烈阻抗失配。因此，本文，西北工業大學張亞妮副教授團隊在《Carbon》期刊發表名為「Ultralight and Flexible SiC Nanoparticle-Decorated Carbon Nanofiber Mats for Broad-Band Microwave Absorption」的論文，研究將SiC引入到碳纖維中，因為它與自由空間具有出色的阻抗匹配。在對SiC納米顆粒進行修飾後，入射的微波可能會滲透到Si修飾的碳（C-SiC）納米纖維墊中，並轉化為內部能量，而不是被反射。

SiC納米顆粒和導電碳納米纖維基質的導電損耗和極化弛豫損耗消耗了EM能量。此外，高柔韌性的碳纖維基體可以承受彎曲和扭曲的載荷，導致出色的靈活性和可靠性。C-SiC納米纖維墊在200次彎曲後的電阻變化小於20％，並且具有RL優異的EM吸收性能在2.15 mm厚度處的最小最小值為-53.7 dB，在2.6 mm厚度處的有效帶寬為7.11 GHz。所提出的策略可以促進用於寬帶波吸收的高度可靠和柔性的基於碳的二維（2D）EM吸收器的設計。

圖文導讀

圖1。C-SiC納米纖維墊的製備程序和柔性變形示意圖。

圖2。原始碳納米纖維和C-SiC納米纖維的SEM圖像

圖3。（a）TEM圖像，（b）HRTEM圖像，以及（c）C-SiC 3 a納米纖維的SEAD圖案。（d）C-SiC 5納米纖維的TEM圖像。

圖4。（a）原始碳纖維氈和C-SiC 1〜6的 XRD圖和（b）拉曼光譜。

圖5。（a）循環彎曲變形下C-SiC納米纖維墊的動態電阻變化比曲線，（b）和（c）彎曲試驗下C-SiC 5的數字照片，（d）輕質C-SiC 5納米纖維墊的照片。

圖6。（a）實際介電常數，（b）虛電容率，（c）切線損耗和（d）具有不同SiC np含量的自由空間，厚度為2.5 mm 的C-SiC納米纖維氈的阻抗匹配度。

圖7。C-SiC納米纖維墊的微波耗散機理示意圖。

小結

綜上所述，通過用於靜電吸收的簡易電紡絲方法製備了裝飾有SiC納米顆粒的碳纖維墊。C-SiC納米纖維墊表現出具有高柔性和可靠性的纖維狀形態。提出的方法可以闡明用於寬帶波吸收的高度靈活和可靠的電磁吸收器的設計。

文獻：