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摘 要

2）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为原料，用静电纺丝技术制备出ZnO纳米纤维的前驱体，再经过煅烧获得ZnO纳米材料。利用无机非金属材料常用的分析技术对样品的结构、形貌和微波吸收性能进行表征分析，确定了制备ZnO纳米纤维的合适原料配比和热处理工艺，最后剖析了纤维形貌ZnO纳米材料电磁损耗性能优势以及作为吸波材料的前景。

关键词：ZnO纳米纤维 静电纺丝技术 电磁损耗

Preparation of ZnO nanofibers and Study on

their electromagnetic loss properties

Abstract

In this paper, the electromagnetic wave absorbing materials and electrospinning technology are briefly introduced, and the preparation of ZnO nanofibers and their electromagnetic loss properties are emphasized. The precursor of ZnO nanofibers was prepared by electrospinning with zinc acetate (Zn (Ac) ₂) and polyvinylpyrrolidone (PVP) as raw materials, and then ZnO nanoparticles were obtained by calcination. The structure, morphology and microwave absorption properties of the samples were characterized by the analysis techniques of inorganic non-metallic materials, the appropriate ratio of raw materials and heat treatment process of ZnO nano fiber preparation were determined, Finally, the influence of different morphologies on the microwave absorbing properties of ZnO nanomaterials was analyzed.

Key words: ZnO nanofibers; Electrospinning technology; Electromagnetic loss

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.1.1吸波材料 1

1.1.2吸波材料性能参数 1

1.1.3吸波材料的吸波机理 2

1.2 ZnO纳米材料 3

1.2.1 ZnO的基本信息 3

1.2.2 ZnO吸波性能研究 3

1.2.3 ZnO纳米纤维的制备方法 4

1.3 静电纺丝技术 4

1.3.1 静电纺丝技术概述 4

1.4本课题研究的主要目的和手段 6

1.4.1 研究目的 6

1.4.2 研究手段 7

第二章 实验方法 8

2.1 主要原料与试剂 8

2.1.1 制备ZnO基纳米纤维的原料与试剂 8

2.2 实验与测试的主要分析仪器设备 8

2.3 样品的制备方法 9

2.3.1 静电纺丝法制备纳米纤维前驱体 9

2.3.2 电磁参数测量样品的制备 10

2.4 主要性能的表征与分析 10

2.4.1 差热-热重分析(TG-DSC) 11

2.4.2 X射线衍射(XRD)分析 11

2.4.3 扫描电子显微镜(SEM)与透射电子显微镜（TEM） 11

2.4.4 网络分析仪 11

第三章 实验探究与结果分析 12

3.1 实验过程讨论 12

3.1.1 前驱体溶液的配置 12

3.1.2 静电纺丝工艺探究 15

3.1.3 热处理工艺探究 17

3.2 实验结果分析 20

3.2.1 不同形貌对ZnO电磁参数的影响 20

3.2.2 不同形貌对ZnO纳米材料吸波性能的影响 22

第四章 结论 22

参考文献 24

致谢 26

第一章 文献综述

1.1 前言

近些年来，现代化科技和电子工业发展极为迅速，各式各样的电子电气设备陆续走进人们生活，但千兆赫兹波段范围的通信设备广泛使用也造成了大量电磁辐射，寻找一种能够有效地吸收并损耗电磁辐射的材料已经成为科学研究的重中之重。除此以外，吸波材料在军事领域也占有举足轻重的地位，世界各国都逐渐认识到吸波材料对提高武器防备生存和突防能力的重要性，竞相投入大量人力资源和物力资源研究吸波材料。综合以上两的原因，越来越多的科学家聚焦于吸波材料的研究。

在研究早期，科学家主要是从外形上的宏观设计和物质上的微观选择这两个方面研究吸波材料。随着科学生产力的发展，科学家开始致力于新型制备方法的提出并制备出了不同类型的吸波材料，同时设法从微观上提升其性能，因而纳米材料的研究为电磁吸波材料提供了更广阔的发展前景。其更好的发展前提。众所周知，纳米科技是科学技术发展的一大新起点。在纳米科学这一新兴领域中，我们可以通过原子和分子的控制来建立新的纳米结构以改善材料的吸波性能。

1.1.1吸波材料

吸波材料是指能把传射到材料表面的电磁波吸收和衰减，并能将电磁波能量转化成热能散发掉或使电磁波受干涉效果而消失的材料，即吸波材料能高效地吸收人射的电磁波，并使反射波强度明显衰减^[1]。

1.1.2吸波材料性能参数

在探讨吸波丨材料的吸波功能时，我们主要讨论相对复丨介电常数、相对复丨磁导率、电损丨耗、磁损丨耗、和反射率这五个参数。在这五个参数中，最重要的是复丨介电常数和复丨磁导率。复介电常数和复磁导率是两个复数，复介电常数的实部和复丨磁导率的实部分别代表材料在电磁场中存储电能和磁能的能力，而复介电常数的虚部和复磁导率的虚部分别代表材料在电磁场中损耗电能和磁能的能力。用公式表示为：

复介电常数：ε_r=εʹ-εʺ （1.1）

复磁导率：μ_r=μʹ-μʺ （1.2）

而吸波材料的吸波能力，主要用电损耗和磁损耗这两个参数来表征，电损耗tanε=εʺ/εʹ，磁损耗tanμ=μʺ/μʹ。通常，吸波材料的吸收能力随正切值tanε和tanμ的增大而增强。

1.1.3吸波材料的吸波机理

吸波材料的具体工作机理可用下面的示意图1-1加以说明：

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