非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构复合材料制备与吸波性能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51872231
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    赵廷凯
  • 依托单位：
    西北工业大学
  • 学科分类：
    E0203.碳素材料与超硬材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Graphene and carbon nanotube have been become the hot research topic in the field of new carbon materials due to their excellent properties and wide applications. The investigations of nano-stealth materials are important frontiers and the hot-topic issues in the defense science and technology. It has mportant value for the scientific research and practical utilization to improve the narrower bandwidth and lower electromagnetic wave absorptivity of stealth material. In this project, a novel nano-stealth material based on the hybrid nanostructure of graphene, amorphous carbon nanotube (ACNT) and barium ferrite having large bandwidth and high absorptivity will be proposed and investigated. ACNT/graphene/barium ferrite/resin composites using graphene, modification ACNTs and barium ferrite as electromagnetic wave absorber are synthesized by mechanical rolling technology and the nanocomposite system of ACNT/graphene/barium ferrite hybrid nanostructure modified resin was established. The electromagnetic wave absorbing properties, micro-structure and mechanical behavior of the hybrid nanostructure composites are characterized and analyzed. The effects of modification graphene/ACNT/barium ferrite hybrid nanostructure on the electromagnetic wave absorbing performance of composites are also studied systematically. The experiments on how to improve the electromagnetic wave absorbing performances, as well as affect the factors of wave absorbing properties, mechanism and influence rules, will be carried out deeply. Based on quantum mechanics and classic electromagnetic theory, the mechanism of electromagnetic wave absorbing and influence rules of ACNT/3D graphene/barium ferrite/resin nanocomposites will be discussed. It is believed that this nanocomposite has a favorable ability of electromagnetic wave absorption in the bandwidth ranges of 2-18GHz with absorber thicknesses of 0.5-2mm. It greatly reduce the radar cross section(RCS) and increase the absorptivity of electromagnetic wave. The absorptivity and bandwidth of electromagnetic wave is expected to reach 97% (-15dB) and 8 GHz or even higher respectively.
石墨烯和碳纳米管由于具有优异的性能和广泛应用已成为新型碳材料领域的研究热点，而纳米隐身材料研究是国防科技中重大前沿和热点问题，提高隐身材料频率带宽和电磁波吸收率具有重要的科学研究意义和实用价值。本项目研究基于石墨烯和非晶碳纳米管与钡铁氧体复合杂化结构的新型纳米隐身吸波剂可大幅拓宽频率带宽和提高吸收率。以非晶碳纳米管/三维石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构作为吸波剂，建立吸波剂改性树脂基纳米复合体系，采用机械压延技术制取吸波复合材料。通过对复合材料进行微观组织结构和吸波性能的表征测试分析，揭示纳米杂化结构吸波剂用来提高吸波性能的影响规律和作用机制；基于量子理论和经典电磁理论提出其吸波机理。预期厚度在0.5～2mm，频宽在2～18GHz范围内新型纳米杂化结构吸波剂具有良好的电磁波吸收能力，能够大幅降低雷达散射截面(RCS)，力争对电磁波的吸收率达到97%（-15dB）的带宽在8GHz及以上。

结项摘要

纳米隐身材料研究是国防科技中重大前沿和热点问题，拓宽隐身材料较窄的频率带宽和提高其较低的电磁波吸收率具有重大的科学研究和实用价值。本项目完成了基于非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构可大幅拓宽频率带宽和提高吸收率。以非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构作为吸波剂，建立了非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构改性聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）纳米复合体系，采用机械压延技术制取了非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体树脂基多层吸波复合材料；揭示了纳米杂化结构对复合材料吸波性能的影响；提出了基于纳米杂化结构多层复合材料的吸波机理，并对吸波性能进行理论计算。.以非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构作为电磁波吸收剂，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为基体，制备出非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构改性PMMA复合材料。当吸波复合材料为单层结构时，纳米杂化结构改性树脂基复合材料的吸收频宽（<-10dB）达到最宽（3.6GHz）；当吸波复合材料为双层结构时，在2~18GHz范围内出现两个<-15dB的频率区域（6~10，11~18GHz），从而在多频段范围内吸收电磁波成为可能。项目重点以非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构作为吸收剂和PMMA为基体，采用机械压延法制备出非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体改性PMMA复合材料。在2~18GHz范围内，非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体改性PMMA复合材料电磁波吸收峰值为-28.9dB，吸收频宽（<-15dB）为8.08GHz；具有良好的电磁波吸收能力，能够大幅降低雷达散射截面(RCS)。基于经典电磁理论，建立了非晶碳纳米管电磁波路径损耗的数学模型，电磁波入射到非晶碳纳米管表面时，电磁波进入管壁内部，进行了多次反射，传播路径增长，路径损耗增大，从而大幅度提升非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构的电磁波吸收性能。.通过本项目研究，开拓了基于非晶碳纳米管/石墨烯/钡铁氧体纳米杂化结构改性树脂复合材料作为吸波材料在航空航天领域有着广泛的应用前景。

项目成果

期刊论文数量（18）
专著数量（2）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（9）
2D CoGeSe3 monolayer as a visible-light photocatalyst with high carrier mobility: Theoretical prediction
2D CoGeSe3 单层作为具有高载流子迁移率的可见光光催化剂：理论预测
  • DOI：
    10.1016/j.apsusc.2021.150588
  • 发表时间：
    2021-07-16
  • 期刊：
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Jalil, Abdul;Ilyas, Syed Zafar;Zhao, Tingkai
  • 通讯作者：
    Zhao, Tingkai
螺旋型非晶态碳纳米管/双马来酰亚胺树脂(HACNT/BMI)复合材料的制备及吸波机理
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    材料导报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱若星;赵廷凯;折胜飞;李铁虎
  • 通讯作者：
    李铁虎
Fabrication of PANI@Ti3C2Tx/PVA hydrogel composite as flexible supercapacitor electrode with good electrochemical performance
PANI@Ti3C2TX/PVA水凝胶复合材料作为柔性超级电容器电极的制备，具有良好的电化学性能
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2022.02.108
  • 发表时间：
    2022-04-18
  • 期刊：
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Cao, Shuqing;Zhao, Tingkai;Zhang, Heng
  • 通讯作者：
    Zhang, Heng
Enhanced electromagnetic wave absorption properties integrating diverse loss mechanism of 3D porous Ni/NiO microspheres
整合 3D 多孔 Ni/NiO 微球的多种损耗机制，增强电磁波吸收性能
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2021.163227
  • 发表时间：
    2021-12-18
  • 期刊：
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Shu, Yuan;Zhao, Tingkai;Cao, Shuqing
  • 通讯作者：
    Cao, Shuqing
新型二维纳米材料MXene的制备及在储能领域的应用进展
  • DOI：
    10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000390
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    材料工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    党阿磊;方成林;赵曌;赵廷凯;李铁虎;李昊
  • 通讯作者：
    李昊

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其他文献

反应温度和压力对制备中间相沥青的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    赵廷凯;刘和光;史亚春;赵星
  • 通讯作者：
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石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及其电化学电容性能
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    李铁虎
Co-Mo/MgO作催化剂CVD法制备碳纳米管
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    炭素
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵廷凯;颜进;杜丽;李铁虎
  • 通讯作者：
    李铁虎
基于煤沥青基MCMB的C/Cu复合材料的制备及性能研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    炭素
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
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中间相沥青基泡沫炭的研究及应用
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李铁虎;赵廷凯;程涛;程有亮
  • 通讯作者：
    程有亮

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赵廷凯的其他基金

非晶碳纳米管多层吸波复合薄膜的制备及其吸波机理研究
  • 批准号：
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  • 项目类别：
    面上项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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