【摘 要】
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在信息时代,电磁辐射和污染问题日趋严重,电磁波吸收材料在军事作战、设备抗干扰、人体健康等领域的作用越来越突出。新型微波吸收材料应满足“薄、轻、宽、强”等要求,以此为目标,本文制备了一系列金属硫族化合物/碳复合材料,并对其形貌和微波吸收性能进行了研究,系统探究材料组分、微观结构与吸波性能之间的构效关系,提出了可能的微波吸收机理。研制吸收性能强、吸收带可调、填料量低的微波吸收材料是非常必要的,然而纯生
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在信息时代,电磁辐射和污染问题日趋严重,电磁波吸收材料在军事作战、设备抗干扰、人体健康等领域的作用越来越突出。新型微波吸收材料应满足“薄、轻、宽、强”等要求,以此为目标,本文制备了一系列金属硫族化合物/碳复合材料,并对其形貌和微波吸收性能进行了研究,系统探究材料组分、微观结构与吸波性能之间的构效关系,提出了可能的微波吸收机理。研制吸收性能强、吸收带可调、填料量低的微波吸收材料是非常必要的,然而纯生物质材料在不负载其他组分的情况下很难实现这一目标。Mo Se2作为一种具有半导体性质的过渡金属硫族化合物,是潜在的微波吸收候选材料。本文通过简单的方法和环保经济的原材料制备了细菌纤维素碳纳米纤维/Mo Se2纳米复合材料（BCM）,同时利用磷酸对细菌纤维素（BC）进行磷掺杂,获得了磷掺杂的样品PBCM。Mo Se2微球无规则地生长在细菌纤维素丰富的网络结构上,像覆盖着露水的蜘蛛网一样,这种独特的网络结构有利于传导损耗和微波的多重反射,增强复合材料的微波衰减能力。BC和Mo Se2两种组分的结合有利于阻抗匹配,引入界面极化和偶极极化损耗,并且BC的磷掺杂有助于调节吸收带。当填料量仅为20 wt%时,样品BCM的最大反射损耗可达-53.33 d B,其主要的强吸收峰集中在X波段。有趣的是,在相同的填料量下,对BC进行磷掺杂后,样品PBCM的主要强吸收峰向Ku波段移动,最佳反射损耗也变得更强（-66.84 d B）。因此,本文制备的细菌纤维素/Mo Se2复合材料可以实现强吸收和可调吸收带,从而覆盖了较宽的频率范围。虽然金属硫族化合物已被广泛用作微波吸收材料,但是要获得低填料量、强吸收、宽频带的吸收性能仍然是一个挑战。本文通过简易的一步溶剂热法将主族金属硫化物Bi2S3负载于碳纸纤维上,制备了一系列碳纸@Bi2S3异质结构,其形貌和吸波性能也可以通过调节原材料用量容易地控制。Bi2S3簇在碳纸纤维表面密集生长,就像冬天的雾凇一样。碳纤维和Bi2S3的结合有助于阻抗匹配,并协同增强衰减能力,包括界面极化、偶极极化、传导损耗和多重反射。在低填料含量（5 wt%）下,所制备的一系列样品中的最大反射损耗值在8.84 GHz,厚度为3.3mm处达到-56.63 d B。同时,样品中的最宽有效吸收带宽为7.32 GHz,对应厚度为2.4 mm,完全覆盖了Ku波段。通过厚度的调整,样品整体覆盖的频率范围高达13.36 GHz（占2-18 GHz的83.5%）。在2-3 mm范围内,两种复合材料的吸收强度和有效吸收带宽都很出色,平均有效带宽均可达5.5 GHz以上。所制备的一系列复合材料具有独特的微观结构,表现出强而宽的吸收性能,厚度薄且填料含量低,满足了薄、轻、宽、强的要求。
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