柔性宽频铁硅铝/芳纶纳米纤维纳米复合薄膜吸波性能
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1.成都飞机工业集团有限责任公司;2.四川大学高分子科学与工程学院

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四川省科技计划资助项目(2022YFG0111)


Preparation of Flexible FeSiAl/ANF Nanocomposite Films with Broad Band Microwave Absorbtion Properties
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    摘要:

    片状铁硅铝(FeSiAl)粉末由于具有较高的磁损耗和饱和磁强度而具有宽频、强吸收的电磁波吸收特性。但是,FeSiAl片层厚度较大且呈刚性的本征特性致使其在搭接时,片与片之间的相互作用力极差,因此其薄膜的力学强度和柔韧性较差,极大地限制了其在现代柔性电子器件中的应用。本文将少量水加入到芳纶纳米纤维(ANF)悬浮液中,诱导ANF分子链之间形成分子间氢键。通过调节水的添加量使其形成柔性水合芳纶纳米纤维网络。并将该柔性的ANF网络通过简单溶液共混的方式引入到铁硅铝(FeSiAl)薄膜中提升其力学性能和柔韧性。结果表明,当ANF的含量为60 wt%时,该纳米复合薄膜兼具良好的电磁波吸收性能和柔韧性,此时,纳米复合薄膜的力学强度高达136.88 Mpa,断裂伸长率为4.72 %。在纳米复合薄膜的厚度仅为3 mm时,有效吸收带宽为2.84 GHz;最大吸收强度为-46.81 dB。此外,该纳米复合薄膜在反复折叠之后仍保持良好的柔韧性,该纳米复合薄膜简单且绿色的制备方式使其在下一代柔性电子器件的吸波领域具有良好的应用场景。

    Abstract:

    ABSTRACT: High magnetic loss and saturated magnetic conductivity endow FeSiAl sheets with broadband microwave absorption properties. However, due to thick sheet thickness and rigid sheet, the mechanical properties and flexibility of FeSiAl films are poor, greatly influencing its use in flexible electronic devices. In this study, a small amount of water is introduced into the aramid nanofiber (ANF) suspension to recover their intermolecular hydrogen bonds. By controlling the water content, the FeSiAl/ANF nanocomposite films exhibit excellent mechanical properties and flexibility. The result indicates the nanocomposite films show high flexibility and good microwave absorption properties when the ANF content reaches 60 wt%. The stress and strain of the nanocomposite films can reach 136.88 MPa and 4.72 %, respectively. When the thickness reaches 3 mm, the effective absorption bandwidth and the reflection loss are 2.84 GHz and -46.81 dB. Besides, the nanocomposite films can resist folding circles. The easy and green preparation process endows the nanocomposite films with great potential application in the microwave absorption field of flexible electric devices.

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  • 收稿日期:2022-03-22
  • 最后修改日期:2022-06-15
  • 录用日期:2022-06-20
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