梧桐果衍生3D磁性多孔碳纖維，實現出色的微波吸收

2020-12-05 石墨烯聯盟

本文要點：

  • 通過使用梧桐果製備可持續的微波吸收器（MHPFs）。
  • 提出了催化自沉積技術。
  • 螺旋/手性結構和分層孔可實現有效的協作。
  • 最小反射損耗超過−61.08 dB，填充物負載小於5％。

1 成果簡介

本文，西北工業大學張寶亮教授課題組在《Carbon》期刊發表名為「Biomass-derived 3D magnetic porous carbon fibers with a helical/chiral structure toward superior microwave absorption」的論文，研究提出一種催化自沉積（CSD）方法，以前所未有的方式構建具有複雜螺旋/手性結構（MHPF）的3D磁性多孔碳纖維，以實現超輕和低頻微波吸收。與能量密集型化學氣相沉積（CVD）方法不同，可通過調節CSD技術來控制鈷包封的碳納米管陣列（CNTA）的二元組成和分層的孔結構，而無需外源碳和減少氣氛。微米/納米級結構，0D / 1D積分效應，介電/磁損耗機制以及非凡的3D螺旋/手性配置使MHPF具有出色的微波吸收特性。最小反射損耗（RL minMHPFs-900（900代表碳化溫度）在低頻（6.3 GHz）時達到天文-61.08 dB。有效吸收帶寬（EAB，RL <-10 dB）在5％負載下的範圍為5.4 GHz至7.5 GHz。

值得注意的是，在2.00 mm的匹配厚度下，超寬EAB覆蓋6.2 GHz（11.6–17.8 GHz），而RL min超過−30.06 dB。此外，即使在2.5％的超低填充量下，該吸收器仍具有令人滿意的RL min和−45.04 dB和4.5 GHz（8.2-12.7 GHz）的寬EAB。結果可能為先進的微波吸收材料的經濟和高產量製備提供了啟示。

2圖文導讀

圖1.MHPF的合成方法。

圖2.原始HPF（a–c），在不同的放大倍數下具有不均勻CNT的MHPFs-800（d–f），具有均質CNT的MHPFs-900（g–i）和具有損壞的CNT和附聚的鈷納米顆粒（j–l）的MHPFs-1000的SEM圖像。

圖3.每個樣品的XRD圖（a），XPS光譜（b），FTIR光譜（c），拉曼光譜（d），TGA曲線（e）和室溫磁滯回線（f）。

圖4.MHPFs-800，MHPFs-900和MHPFs-1000的氮吸收/解吸等溫線曲線（a）和相應的孔徑分布（b）。

圖5.MHPFs-900可能的電磁波吸收機理和優點的示意

圖6.微波吸收特性（a）和| ORL 1 |的比較 以及| ORL lt | 各種材料的值（b）。

3小結

以普遍存在且易於獲取的梧桐樹（platanus）果實纖維為有機骨架，採用簡單的CSD方法製備了由CNTs束的Co納米催化劑組成的MHPF。MHPF具有出色的RL，板EAB，薄的厚度，超低的密度，可持續性和低成本的優點，有望成為在微波吸收領域兼具高產量和高性能的先進吸收劑。

文獻:

來源：材料分析與應用

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