C/Fe磁性颗粒的制备及其电磁波频闭性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

课题研究的内容、目的及意义： 随着诸如移动电话、局域网和家庭机器人等无线电子设备应用的快速增长，人们的日常生活和生产受到电磁系统所产生电磁波的影响日益严重，社会迫切地需求具有吸收频率范围广、吸收能力强且可控等特点的吸波材料。磁性碳材料由于同时具有较好的磁性和导电性，从而可以作为同时具有介电损耗和磁损耗的磁介电材料，具有成为优良的电磁波吸收材料的潜在应用。 目前制备磁性碳材料的普遍方法是将制备好的磁性材料（诸如铁、镍、钴、钼等合金、氧化物或者硫化物等）与碳材料（石墨、石墨烯、碳纳米管等）通过物理或者化学的方法复合在一起。这种方法通常可以得到成分均一、电磁波屏蔽性能较好的产品。但是，由于受到磁性材料制备方法以及碳材料成本的限制，这类方法不适合工业化的批量生产且成本较高，因此目前社会利用率较低。同时，这类方法不能保证磁性材料与碳材料的均匀分散，产品不同批次间电磁波吸收性能可能会有所不同。 2016年赵海波等人通过高温热解含有二价镍的聚合物微球的方法制备得到镍/碳磁性泡沫复合材料，研究表明这种材料具有良好的电磁波屏蔽性能（Hai-BoZhao et al., Excellent Electromagnetic Absorption Capability of Ni/Carbon Based Conductive and Magnetic Foams Synthesized via a Green One Pot Route, ACS Applied Materials Interfaces, 2016, 8, 1468-1477）。这一研究为磁性碳材料的制备提供了一个新的思路。但是，这一方法碳源为聚合物微球，同样要求较高的原料成本。生物质原料（诸如木材、森林采伐和加工剩余物或者木制品废料等）作为清洁碳源，已经被广泛地用来制造木炭、碳纤维、石墨等碳材料，其具有成本低廉、分布广泛等特点，同时有利于提高林产品附加值，减少环境污染。但是，以生物质材料作为碳源，利用高温热解的方法一步制备具有较好电磁屏蔽性能的磁性碳材料，从而简化制造工艺，降低生产成本的生产工艺目前几乎没有。 因此，需要寻找一种具有较好电磁屏蔽性能的生物质源磁性碳材料的制备方法，主要研究通过化学键的方法将生物质源提取出的木质素包覆在制备好的磁性颗粒表面，再通过高温处理，从而希望得到C/Fe复合磁性材料。不仅保证制备得到的磁性碳材料具有电磁波吸收以及磁性等性能，同时还需要保证其电磁波吸收性能在一定程度上实现可控，以满足不同方面的应用要求。

2. 国内外研究现状分析

在过去的几年中,磁性吸波材料得到广泛研究。其中,四氧化三铁(Fe₃O₄)作为一种同时具有介电损耗(magnetic loss)和磁损耗(dielectric loss)的典型磁介电材料,由

于其高电阻率和低成本的特点,逐渐成为一种极具吸引力的电磁波吸收材料 。而木材作为一种环境友好型材料,其具有高强重比、令人亲近的颜色花纹以及易于加工成型等优点。将其与磁性材料相结合,制备磁性木材复合材料,生产出便于日常使用的电磁屏蔽材料(如家装、家具以及电子设备外壳等),已经成为目前电磁屏蔽材料的重要研究方向。目前比较常用的磁性木材制备方法主要有3种:浸透法、粉体法 和涂布法 。这些方法都需要事先制备磁流体,磁性流体首先发展和分类在上个世纪60年代由Stephen Papell控制流体在空间。自那时以来，这些新的软磁材料已在许多应用中，无论是在技术和生命科学方法。近年来，研究人员已经准备了新的磁流体和磁流体和生物医学产品学术目的。在水基磁流体中铁磁相-主要是磁铁矿-可能有var白条涂料分子，使它们稳定和协调问题可能与生物液体。在未来，应用磁流体的应用会越来越注重生物卡尔使用超细铁磁相的颗粒对细胞结构的渗透是重要的。磁性液体的特殊应用需要特殊的特性，如化学成分、尺寸分布分布均匀，晶粒结构、稳定性等，从性能、表面结构、吸附性能，溶解度和低毒性。许多这些属性决定性地依赖于磁性颗粒的大小和结构，因此严格控制磁性的合成。流体是必要的。但是前期工艺复杂,多涉及高温、高压等苛刻的制备条件,成本较高,且具有不确定性。另外,由于受到磁流体中磁性颗粒尺寸以及木材本身结构的影响,很难实现在成品中磁性颗粒的均匀分布。而粉体法还会破坏木材原有的纹理结构并影响其力学性能。这些缺点都限制了磁性木材在实际生活中的应用。

3. 研究的基本内容与计划

【内容】：本实验分为四部分；

1、fe₃o₄的制备。

2、对fe₃o₄的表现修饰。

4. 研究创新点

一步法制备C/Fe复合材料；优越的电磁屏蔽性能。