哈工大非溶劑法簡單製備碳化鎢/碳複合材料

哈爾濱工業大學杜耘辰和韓喜江教授研究團隊通過一種簡便的非溶劑法獲得了一系列碳化鎢/碳複合材料，具有良好且穩定的微波吸收性能，以及優異的耐腐蝕性，在電磁污染防護領域具有廣闊的應用前景。

相比于傳統的電磁遮罩，電磁吸收可以實現電磁能量有效轉化，是一種更先進、可持續的電磁污染防護手段。碳材料由於具有穩定的化學性質、較低的密度、可調的介電性能和多樣的微觀結構，被認為是一種理想的電磁波吸收介質。

但是，單一的碳材料普遍存在阻抗匹配效果不好的問題。而常見的磁性碳基複合材料雖然性能良好，實際應用過程卻受限於密度高、易腐蝕、組成不均勻和居裡溫度低等不利因素。

碳化物和碳構成的二元介電複合材料不僅吸收效果優異，而且性能穩定，在電磁吸收領域展現了良好的應用前景，但需解決此類材料製備過程較為複雜的問題。

哈工大研究團隊通過簡單的非溶劑法，即通過以雙氰胺和偏鎢酸銨的固體混合物作為前驅體，研磨混合均勻後再熱解，成功地製備了碳化鎢/碳複合材料。

在這一系列複合材料中，碳化鎢納米顆粒的平均尺寸均為3~4 nm，均勻分佈在碳納米片表面，有利於對電磁波的損耗；碳化鎢和碳的化學成分比例可以通過調整雙氰胺與偏鎢酸銨的重量比輕鬆控制，且對納米粒子的平均尺寸影響較小。

研究發現，隨著碳納米片含量的增加，複合材料的相對複介電常數和介電損耗能力會隨著電導損耗和極化弛豫損耗的增強而不斷增大。不同的介電特性使複合材料具有可調節的衰減能力和阻抗匹配情況。當偏鎢酸銨與雙氰胺的重量比為6.0時，製備得到的複合材料具有良好的微波吸收性能，並在f=17.5 GHz處可以得到最強的反射損耗(-55.6 dB)，而通過對材料厚度的控制(1.0~5.0 mm)，可使其有效吸收(RL<-10.0dB)覆蓋3.6~18.0 GHz的頻率範圍。這種性能優於許多傳統碳化物/碳複合材料。