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空心陶瓷微珠基轻质复合吸波剂的制备与吸波性能研究

摘要

随着现代科技的飞速发展，电磁污染问题日益严重，其中吸波剂的研究与开发对解

决该问题具有重要意义。传统的吸波剂质量大、密度高、吸收低，限制了其应用。以空

心微珠为核的复合吸波剂密度低，且中空结构增加了界面数量，有望制备出轻质、高吸

收的吸波材料。本论文以空心陶瓷微珠为核，通过在其表面包覆镍锌铁氧体和聚苯胺等

方式对其进行改性和吸波功能化，从而制备出具有轻质、宽频、高效吸波等综合性能的

新型轻质吸收剂。

以空心陶瓷微珠为基体，采用水热法，制备了镍锌铁氧体@空心陶瓷微珠复合吸波

剂。通过改变镍锌铁氧体在空心陶瓷微珠表面的包覆量，探究镍锌铁氧体的质量占比对

复合吸波剂电磁参数及吸波性能的影响规律。结果表明，随着镍锌铁氧体与空心陶瓷微

珠的质量比的增加，复合吸波剂对电磁波的损耗能力先增加后降低。当镍锌铁氧体的质

量占比为35wt%时，复合吸波剂在匹配厚度为2.0mm时有最小反射损耗为-34.95dB

（f=13.45GHz），有效吸收带宽（RL-10dB）为4.63GHz。

通过化学氧化聚合法制备不同酸掺杂的聚苯胺，探究酸掺杂种类对其吸波性能的影

响，得到了吸波性能最好的样品为硫酸掺杂的聚苯胺。在此基础上以空心陶瓷微珠为基

体，硫酸为掺杂酸，采用原位聚合的方法，制备了聚苯胺@空心陶瓷微珠复合吸波剂。

通过调整苯胺单体的质量占比，探究聚苯胺的包覆量对复合吸波剂电磁参数及吸波性能

的影响规律。结果表明，随着聚苯胺质量占比的增加，复合吸波剂对电磁波的损耗能力

先增强后减弱。当聚苯胺的质量占比为40wt%时，在匹配厚度为2.0mm时有最小反射

损耗为-45.14dB（f=14.16GHz），有效吸收带宽为5.08GHz。

以镍锌铁氧体@空心陶瓷微珠复合吸波剂为基础，通过原位聚合的方法，在其表面

继续包覆聚苯胺，制备出聚苯胺@镍锌铁氧体@空心陶瓷微珠三元复合型吸波剂。研究

了聚苯胺的质量占比以及样品在石蜡中的填充量对三元复合吸波剂电磁参数及吸波性

能的影响规律。当聚苯胺的质量占比为50wt%，样品在石蜡中填充量为40wt%时，所

制备的聚苯胺@镍锌铁氧体@空心陶瓷微珠三元复合型吸波剂在厚度为1.5mm时，达

到的反射损耗最小值为-58.63dB（f16.64GHz），有效吸收频宽为3.88GHz。而其密度

3

仅有0.52g/cm，作为一种满足现代吸波要求的新型轻质吸波剂具有一定的应用价值。

关键词：轻质吸波剂；吸波性能；空心陶瓷微珠；聚苯胺；镍锌铁氧体

空心陶瓷微珠基轻质复合吸波剂的制备与吸波性能研究

Abstract

Withtherapiddevelopmentofmoderntechnology,theproblemofelectromagnetic

pollutionisbecomingmoreandmoreserious,inwhichtheresearchanddevelopmentofwave

absorbersisofgreatsignificancetosolvetheproblem.Traditionalwaveabsorbershavelarge

mass,highdensityandlowabsorption,whichlimittheirapplication.Thecompositeabsorbers

withhollowmicrobeadsasthecorehavelowdensityandhollowstructureincreasesthenumber

ofinterfaces,whichisexpectedtopreparelightweightandhighabsorptionabsorbingmaterials.

Inthisthesis,hollowceramicmicrobeadsareusedasthe