[00112067]三维结构硫化物/石墨烯复合材料的可控制备及其电磁波吸收特性分析

一、研究目的意义 随着电子技术的发展,微波信息对人类的生活优化起到了非常重要的作用。电子技术的广泛应用以及无线电广播、移动电话、电视以及微波技术等产业的迅速发展和普及使射频设备的功率成倍提高,地面上的电磁辐射也随之大幅增加。因此,人们生活中的电磁辐射也在不断增多,已成为新的污染方式。电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应等,不仅对高精尖电子设备极易形成干扰而影响数据的传输及准确性,而且也会对人体产生严重影响。长期、过量的电磁辐射（电磁污染）会对人体的生殖系统、神经系统、免疫系统造成伤害,同时也会影响儿童的发育。电磁污染是一种无形的污染,已达到可以直接威胁人体健康的程度,给人类社会带来的影响已引起世界各国重视,被列为重要环境保护项目之一。另一方面,军事电子对抗和隐身武器方面的应用发展,更促进了对吸波材料的研究和开发,实现军事目标隐身对于提高武器系统的生存能力和预防打击能力都有重要的意义。很多科技强国都对吸波材料的研发增大了投入。综上所述,当今社会迫切需要高效的电磁波吸收材料,以满足电磁波污染防护和军事工业的发展需求。 防护电磁波危害的最佳方法就是使用电磁波吸收材料。电磁波吸收材料是指能够将投射到它表面的电磁波大部分吸收并转化成其它形式的能量而几乎无反射的材料。吸波材料主要通过介电损耗和磁损耗两种方式将入射电磁波转化为其它能量、进而消耗掉的。电损耗主要靠介质的电子极化、离子极化、分子极化或界面极化来吸收、衰减电磁波。磁损耗则主要靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁激化机制来引起电磁波的吸收和衰减。当电磁波入射到材料上表面时,一部分被反射回去,其余的进入到材料内部;电磁波在材料内部传播时通过感应的传导电流损耗、介电损耗和磁性损耗等把电磁波的电磁能转化为热能而散失掉。电磁学研究表明,实现高效率电磁波吸收的前提是吸波材料在目标波段同时具有大小相近、数值较大的复介电常数和复磁导率;尤其,吸波材料应具有高的电磁参数虚部。由于当前绝大多数雷达和无线通信设备工作于微波波段,所以吸波材料在微波波段内的电磁学性能对材料的吸波性能尤为关键。 本研究拟结合希莱克技术和溶剂热等方法制备三维结构纳米晶硫化物/石墨烯基复合材料并研究其电磁波吸收特性。首先利用密度泛函理论（DFT）系统地计算硫化物的电子结构以及介电函数特性,为硫化物的结构设计和定向合成提供理论依据;再通过热分解技术结合溶剂热反应,在有机相中利用油溶性高分子表面活性剂制备出不同尺寸形貌、不同种类硫化物/石墨烯基三维复合材料;探索出负载物种类对复合材料的复介电常数和复磁导率的影响规律,三维结构对电磁波损耗贡献,从而得到电损耗和磁损耗对整体材料的电磁波吸收性能的贡献;探索出制备廉价、带宽、层薄、质轻、吸波性能强（宽、薄、轻、强）的特点的硫化物/石墨烯基三维电磁波吸收材料的新途径,解决目前日益严重的电磁波污染问题,同时与提高武器装备隐身能力。 二、成果 1.论文 （1） Buhe Bateer, Xiuwen Wang, Chungui Tian, Ying Xie, Kai Pan , Wenxiang Ping , Honggang Fu. Ni2P nanocrystals coated on carbon nanotubes as enhanced lightweight electromagnetic wave absorbers,carbon, 2020,161, 51-61。 （2） Buhe Bateer, Ying Xie, Chungui Tian,· Wenxiang Ping. Cobalt nanoparticles decorated on nitrogen doped graphene as excellent electromagnetic wave absorbent in Ku-band, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2020, 31, 12044-12055。 （3） Chengxu Jin, Ying Gu, Zhihui Li, Siyu Wang, Nan Wang, Yanqing Jiao, Buhe Bateer and Chungui Tian. 2D thin sheets composed of Co5.47N-MgO embedded in carbon as a durable catalyst for the reduction of aromatic nitro compounds, Materials Chemistry Frontiers, Mater. Chem. Front., 2021, 5, 2798-2809。 （4） 蔡泽,张丰发,布和巴特尔,吴辰,刘明聪. 三维结构铁氧体/碳复合材料制备及其电磁波吸收特性,化学工程师,2020,11,18-22。 （5） 张丰发,布和巴特尔,齐海群,蔡 泽. 碳基磁性复合材料在电磁波吸收领域的研究进展, 黑龙江工程学院学报,2021,4,1-6。 2. 知识产权 （1）一种小尺寸二硫化铁纳米空心球的制备方法, 201910916219.9 （2）一种磁性流体密封装置及磁性流体制备方法,202010836372.3 （3）一种小尺寸多元过渡金属硫化物/炭黑粉纳米复合材料的制备方法,20210688926.4 （4）一种氧化钴/二硒化钴异质结构负载碳三氮四复合材料的制备方法,2021108130183 3.奖励 高性能磁性流体的制备与应用,黑龙江省科技进步三等奖,2019年。