Preparation of an Fe3O4 Nanoparticle/Carbonized Hemp Fiber Composite

Ванси Ли, Boqiong Li, Яли Чжао, Yingfen Wang, Hengliang Liang, Baoliang Lv

Preparation of an Fe3O4 Nanoparticle/Carbonized Hemp Fiber Composite with Superior Microwave Absorption Performance (Получение композита из наночастиц Fe3O4 и углеродного волокна конопли с улучшенными характеристиками поглощения микроволнового излучения)

https://doi.org/10.1021/acsomega.4c07063

АННОТАЦИЯ

Растущая обеспокоенность негативным воздействием электромагнитного излучения и помех на человека привела к увеличению интереса к поглощающим микроволны материалам, которые являются экономичными, имеют широкий диапазон частот и высокую эффективность. В этой статье был успешно получен композит из наночастиц Fe₃O₄ и карбонизированного конопляного волокна с использованием конопляных волокон в качестве основного материала и шаблона. Благодаря тщательному регулированию концентрации раствора для пропитки нитратом железа удалось добиться точной загрузки наночастиц Fe₃O₄ в карбонизированное конопляное волокно. 

Благодаря своей уникальной пористой структуре, балансу между согласованием импеданса и электромагнитными потерями, полученный композит из наночастиц Fe₃O₄ и углеродного волокна конопли обладает небольшим весом, высокой поглощающей способностью и характеристиками широкополосного поглощения. 

Наибольшая ширина полосы поглощения составляет 6,1 ГГц, что охватывает весь Ku-диапазон, а минимальные потери при отражении составляют −49,7 дБ. Что ещё интереснее, композит из наночастиц Fe3O4 и углеродного волокна конопли демонстрирует привлекательные характеристики поглощения микроволнового излучения как в X-диапазоне, так и в Ku-диапазоне даже при широком диапазоне содержания наночастиц Fe3O4. Кроме того, моделирование радиолокационной прозрачности (RCS) подтвердило, что композит из наночастиц Fe3O4 и углеродного волокна конопли эффективно ослабляет электромагнитные волны в реальных условиях. В этой работе представлен экономичный и эффективный метод разработки пористых углеродных абсорбентов.

Выводы

Композиты из наночастиц Fe₃O₄ и карбонизированного конопляного волокна были успешно получены с использованием недорогих и возобновляемых конопляных волокон в качестве источников углерода и шаблонов с помощью простого процесса пропитки и обжига. Более того, можно добиться точной загрузки наночастиц Fe₃O₄ в карбонизированное конопляное волокно. В широком диапазоне содержания Fe3O4 композиты из наночастиц Fe₃O₄ и углеродистых волокон конопли обладают превосходными характеристиками поглощения микроволнового излучения как в X-диапазоне, так и в Ku-диапазоне. Кроме того, результаты моделирования RCS показывают, что сочетание наночастиц Fe₃O₄ и углеродистых волокон конопли обладает многообещающим потенциалом для практического применения. Эта работа представляет собой экологичный, простой и эффективный метод получения недорогих, лёгких и широкополосных материалов для поглощения микроволнового излучения.

Опубликовано Американским химическим обществом.