西北工业大学：SiC纳米颗粒修饰碳纳米纤维垫用于宽带微波吸收

本文要点：

柔性且超轻的SiC纳米颗粒修饰碳纤维垫，并具有宽带微波吸收能力。

通过引入SiC纳米粒子可以调节碳纤维的阻抗匹配

碳基体可以承受弯曲和扭曲的负荷，具有出色的可靠性。

成果简介

由于电磁（EM）污染，轻质且柔性的微波吸收器的需求不断增长。碳纤维垫具有很高的柔韧性和导电性，因此很有希望。然而，碳纤维的高介电常数导致与自由空间的强烈阻抗失配。因此，本文，西北工业大学张亚妮副教授团队在《Carbon》期刊发表名为“Ultralight and Flexible SiC Nanoparticle-Decorated Carbon Nanofiber Mats for Broad-Band Microwave Absorption”的论文，研究将SiC引入到碳纤维中，因为它与自由空间具有出色的阻抗匹配。在对SiC纳米颗粒进行修饰后，入射的微波可能会渗透到Si修饰的碳（C-SiC）纳米纤维垫中，并转化为内部能量，而不是被反射。

SiC纳米颗粒和导电碳纳米纤维基质的导电损耗和极化弛豫损耗消耗了EM能量。此外，高柔韧性的碳纤维基体可以承受弯曲和扭曲的载荷，导致出色的灵活性和可靠性。C-SiC纳米纤维垫在200次弯曲后的电阻变化小于20％，并且具有RL优异的EM吸收性能在2.15 mm厚度处的最小最小值为-53.7 dB，在2.6 mm厚度处的有效带宽为7.11 GHz。所提出的策略可以促进用于宽带波吸收的高度可靠和柔性的基于碳的二维（2D）EM吸收器的设计。

图文导读

图1、C-SiC纳米纤维垫的制备程序和柔性变形示意图。

图2、原始碳纳米纤维和C-SiC纳米纤维的SEM图像

图3、（a）TEM图像，（b）HRTEM图像，以及（c）C-SiC 3 a纳米纤维的SEAD图案。（d）C-SiC 5纳米纤维的TEM图像。

图4、（a）原始碳纤维毡和C-SiC 16的XRD图和（b）拉曼光谱。

图5、（a）循环弯曲变形下C-SiC纳米纤维垫的动态电阻变化比曲线，（b）和（c）弯曲试验下C-SiC 5的数字照片，（d）轻质C-SiC 5纳米纤维垫的照片。

图6、（a）实际介电常数，（b）虚电容率，（c）切线损耗和（d）具有不同SiC np含量的自由空间，厚度为2.5 mm 的C-SiC纳米纤维毡的阻抗匹配度。

图7、C-SiC纳米纤维垫的微波耗散机理示意图。

小结

综上所述，通过用于静电吸收的简易电纺丝方法制备了装饰有SiC纳米颗粒的碳纤维垫。C-SiC纳米纤维垫表现出具有高柔性和可靠性的纤维状形态。提出的方法可以阐明用于宽带波吸收的高度灵活和可靠的电磁吸收器的设计。

文献：