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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

通過(guò)引入 zif 衍生物改性碳纖維，獲得機(jī)械性能增強(qiáng)、電磁波吸收能力優(yōu)異的 3D 打印納米復(fù)合材料

該研究發(fā)表于 Composites Part B: Engineering（2022），使用 XH-200A / XH-200C 開(kāi)展 電磁波吸收復(fù)合材料、MOF 衍生碳材料 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括拉伸強(qiáng)度 34.57 MPa。

論文編號(hào) 476
應(yīng)用方向 電磁波吸收復(fù)合材料、MOF 衍生碳材料、3D 打印功能復(fù)合材料、微波后處理增強(qiáng)
關(guān)鍵結(jié)果 拉伸強(qiáng)度 34.57 MPa
核心條件 溫度 190 °C
論文編號(hào)
476
期刊
Composites Part B: Engineering
影響因子
9.078
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2022
設(shè)備型號(hào)
XH-200A / XH-200C
作者單位
北京化工大學(xué)；北京化工大學(xué)有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
Beijing University of Chemical Technology; State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China
研究方向
電磁波吸收復(fù)合材料 MOF 衍生碳材料 3D 打印功能復(fù)合材料 微波后處理增強(qiáng)

事實(shí)快照

  • 論文：通過(guò)引入 zif 衍生物改性碳纖維，獲得機(jī)械性能增強(qiáng)、電磁波吸收能力優(yōu)異的 3D 打印納米復(fù)合材料
  • 設(shè)備：XH-200A / XH-200C
  • 期刊與分區(qū)：Composites Part B: Engineering，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 190 °C；功率 400 W
  • 關(guān)鍵結(jié)果：拉伸強(qiáng)度 34.57 MPa
  • 用途：可作為 電磁波吸收復(fù)合材料、MOF 衍生碳材料 的論文證據(jù)頁(yè)。

研究摘要

作者通過(guò)原位合成和熱退火，將 ZIF 衍生納米陣列引入碳纖維表面，獲得具有分級(jí)結(jié)構(gòu)的改性碳纖維 CoNC@CF，并與 PLA 結(jié)合用于 3D 打印。復(fù)合材料在復(fù)雜結(jié)構(gòu)打印方面表現(xiàn)出良好適配性。依托 CoNC@CF 提供的傳導(dǎo)損耗、界面極化、偶極極化和磁損耗，10 wt% 填料體系的最小反射損耗達(dá)到 -45.5 dB，對(duì)應(yīng)頻率 11.5 GHz、厚度 2.9 mm。此外，作者進(jìn)一步采用微波后處理，使 3D 打印復(fù)合件的拉伸強(qiáng)度繼續(xù)提高，說(shuō)明該路線能夠同步兼顧電磁屏蔽/吸波需求和機(jī)械性能補(bǔ)強(qiáng)。

研究背景與解決的問(wèn)題

作者通過(guò)原位合成和熱退火，將 ZIF 衍生納米陣列引入碳纖維表面，獲得具有分級(jí)結(jié)構(gòu)的改性碳纖維 CoNC@CF，并與 PLA 結(jié)合用于 3D 打印。

設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件

項(xiàng)目參數(shù)
溫度190 °C
功率400 W

關(guān)鍵結(jié)果

拉伸強(qiáng)度 34.57 MPa
指標(biāo)結(jié)果
拉伸強(qiáng)度34.57 MPa

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

  • ZIF-67 原位生長(zhǎng)與后續(xù)熱解在碳纖維表面構(gòu)筑了分級(jí)納米陣列，為多界面極化和電磁損耗提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
  • Co 組分與 N 摻雜碳網(wǎng)絡(luò)協(xié)同貢獻(xiàn)磁損耗、傳導(dǎo)損耗和偶極極化，使材料具備更強(qiáng)的電磁波衰減能力。
  • 10 wt% 填料含量在損耗能力與阻抗匹配之間取得更優(yōu)平衡，因此吸波性能優(yōu)于 5% 和 15% 體系。
  • 微波后處理時(shí)，CoNC@CF 優(yōu)先吸收微波能量并局部升溫，使 PLA 鏈段在填料表面和打印路徑交界處重新纏結(jié)，增強(qiáng)界面與層間結(jié)合。
  • 因此，論文形成了“材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升吸波性能 + 微波后處理提升機(jī)械性能”的雙路徑協(xié)同。

應(yīng)用價(jià)值

  • 用 MOF 衍生分級(jí)納米陣列改性碳纖維，兼顧磁損耗與介電損耗來(lái)源。
  • 將高性能吸波體系與 FDM 3D printing 結(jié)合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)制造。
  • 在僅 10 wt% 填料含量下實(shí)現(xiàn) RLmin = -45.5 dB 的強(qiáng)吸波表現(xiàn)。
  • 借助祥鵠 XH-200C 完成 400 W、30 s 的快速后處理，進(jìn)一步強(qiáng)化打印件力學(xué)性能。

相關(guān)儀器推薦

常見(jiàn)問(wèn)題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-200A / XH-200C。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Composites Part B: Engineering（2022），使用 XH-200A / XH-200C 開(kāi)展 電磁波吸收復(fù)合材料、MOF 衍生碳材料 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括拉伸強(qiáng)度 34.57 MPa。
該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？
發(fā)表于 Composites Part B: Engineering，中科院 1 區(qū)。
引用信息
3D printing nanocomposites with enhanced mechanical property and excellent electromagnetic wave absorption capability via the introduction of ZIF-derivative modified carbon fibers
Composites Part B: Engineering, 2022
DOI: 10.1016/j.compositesb.2022.109658