哈尔滨工程大学《Carbon》:N掺杂碳纳米管/碳纤维树枝状复合材料，用于电磁波吸收

1成果简介 

三维 (3D) 分层纳米微结构已显示出前所未有的物理化学特性。然而，构建具有3D分层特征的定义明确的架构仍然是巨大的挑战。本文， 哈尔滨工程大学 张潇、朱春玲、陈玉金教授等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Fabrication of N−doped carbon nanotube/carbon fiber dendritic composites with abundant interfaces for electromagnetic wave absorption”的论文，研究开发了一种静电纺丝技术，然后采用高温碳化工艺制造N掺杂碳纤维（NCF），其中N掺杂碳纳米管（NCNT）使用Fe物质作为催化剂垂直生长在 NCF 表面上。

在3D层次结构中，Fe 3C纳米颗粒 (NPs) 嵌入 NCF 基质中，而 Fe NPs封装在 NCNT中。由于独特的结构特征，所制备的分层结构表现出优异的电磁波吸收性能，吸收带宽为4.0GHz，最小反射损耗为-49.56dB，厚度低至1.50mm。实验和理论研究表明，分层结构的增强的电磁波吸收性能可以通过引入金属NPs和形成3D导电网络引起的传导损耗增加以及分层结构中的附加界面和缺陷引起的极化损耗增强来解释。这项工作为制造高性能的三维结构提供了一种有效的方法−电磁波吸收效率。

2图文导读  

图1。(a) Fe3C@NCF/Fe@NCNT的合成示意图，(b, c) Fe3C@NCF/Fe@NCNT的SEM照片，(d, e) NCF的SEM照片，(f, g ) Fe3C@NCF/Fe@NCNT-w的SEM图像。

图2。(a) Fe 3 C@NCF/Fe@NCNT的TEM像，(b) Fe 3 C@NCF/Fe@ NCNT的NCNT部分的TEM像，(c) Fe 3 C的NCF部分的HRTEM像@NCF/Fe@NCNT，(d) Fe 3 C@NCF/Fe@NCNT 的 NCNT 尖端的 HRTEM 图像，(e) TEM 图像和对应的 Fe 3的 Fe、Zn、C、N 和 O 的元素映射C@NCF/Fe@NCNT

图3.(a, d) NCF, (b, e) Fe3C@NCF/Fe@NCNT-w, 和 (c, f) Fe3C@NCF/Fe@NCNT的RL曲线和二维投影图。

(g) NCF Fe3C@NCF/Fe@NCNT-w 和Fe3 C@NCF/Fe@NCNT的最小反射损耗和最大有效吸收带宽比较。

(h) Fe3C@NCF/Fe@NCNT的 S RL值与其他报告相比。

(i) NCF、Fe 3 C@NCF/Fe@NCNT-w和Fe 3 C@NCF/Fe@NCNT的α曲线。

图4。Fe3C@NCF/Fe@NCNT的电磁波吸收性能机理图。

图5、三个样品的雷达截面 (RCS) 分布

3小结 

总之，开发了一种简便的策略来制造用于EMW吸收的 3D Fe3C@NCF/Fe@NCNT。获得的树枝状3D分层Fe3C@NCF/Fe@NCNT表现出优异的EMW吸收性能，当匹配厚度仅为1.5 mm时，有效吸收带宽为4.0 GHz，最小反射损耗为-49.56 dB，优于大多数先前报道的碳基吸收剂。CST 模拟表明所制备的 Fe 3C@NCF/Fe@NCNT在EMW吸收的实际应用中具有潜力。结果突出了3D 架构的构建是一种高效 EMW 吸收的有效方法。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.09.033

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来源：文章来自carbon网站，由材料分析与应用整理编辑。

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