哈工大非溶剂法简单制备碳化钨/碳复合材料

哈尔滨工业大学杜耘辰和韩喜江教授研究团队通过一种简便的非溶剂法获得了一系列碳化钨/碳复合材料，具有良好且稳定的微波吸收性能，以及优异的耐腐蚀性，在电磁污染防护领域具有广阔的应用前景。

相比于传统的电磁屏蔽，电磁吸收可以实现电磁能量有效转化，是一种更先进、可持续的电磁污染防护手段。碳材料由于具有稳定的化学性质、较低的密度、可调的介电性能和多样的微观结构，被认为是一种理想的电磁波吸收介质。

但是，单一的碳材料普遍存在阻抗匹配效果不好的问题。而常见的磁性碳基复合材料虽然性能良好，实际应用过程却受限于密度高、易腐蚀、组成不均匀和居里温度低等不利因素。

碳化物和碳构成的二元介电复合材料不仅吸收效果优异，而且性能稳定，在电磁吸收领域展现了良好的应用前景，但需解决此类材料制备过程较为复杂的问题。

哈工大研究团队通过简单的非溶剂法，即通过以双氰胺和偏钨酸铵的固体混合物作为前驱体，研磨混合均匀后再热解，成功地制备了碳化钨/碳复合材料。

在这一系列复合材料中，碳化钨纳米颗粒的平均尺寸均为3~4 nm，均匀分布在碳纳米片表面，有利于对电磁波的损耗；碳化钨和碳的化学成分比例可以通过调整双氰胺与偏钨酸铵的重量比轻松控制，且对纳米粒子的平均尺寸影响较小。

研究发现，随着碳纳米片含量的增加，复合材料的相对复介电常数和介电损耗能力会随着电导损耗和极化弛豫损耗的增强而不断增大。不同的介电特性使复合材料具有可调节的衰减能力和阻抗匹配情况。当偏钨酸铵与双氰胺的重量比为6.0时，制备得到的复合材料具有良好的微波吸收性能，并在f=17.5 GHz处可以得到最强的反射损耗(-55.6 dB)，而通过对材料厚度的控制(1.0~5.0 mm)，可使其有效吸收(RL<-10.0dB)覆盖3.6~18.0 GHz的频率范围。这种性能优于许多传统碳化物/碳复合材料。

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