丁腈橡胶复合材料的制备及其Ka波段吸波性能研究

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1、硕士学位论文丁腈橡胶复合材料的制备及其Ka波段吸波性能研究作者姓名付兴凤学科专业材料加工工程指导教师陈玉坤研究员所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月ThepreparationandthemicrowaveabsorbingpropertiesinKabandofnitrilerubbermatrixcompositesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FuXingfengSupervisor：Prof.ChenYuk

2、unSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ32学校代号：10561学号：201520101370华南理工大学硕士学位论文丁腈橡胶复合材料的制备及其Ka波段吸波性能研究作者姓名：付兴凤指导教师姓名、职称：陈玉坤研究员申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料加工工程研究方向：橡胶基电磁吸波材料论文提交日期：2018年4月15日论文答辩日期：2018年5月28日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：彭响方（教授）

3、委员：陈玉坤（研究员）蒋果（教授）张水洞（教授）牟文杰（副教授）摘要我国工信部批复的5G频段包括3.4-3.6GHz、4.8-5.0GHz、24.75-27.5GHz和37-42.5GHz四个频段。目前针对24GHz以上频段的吸波材料研究较少，为满足5G时代各种设备材料的需要，对可应用于24.75-27.5GHz和37-42.5GHz的高频吸波材料的研究尤为重要。由化学氧化还原法制备的石墨烯（RGO）含有较多的残留氧化基团和结构缺陷，在降低石墨烯介电常数的同时还可引发多种极化作用，从而实现电磁波的损耗。

4、钡铁氧体（BaM）磁晶各向异性场较高，自然共振频率高达42.5GHz，有益于实现其在毫米波段的吸收。丁腈橡胶（NBR）是一种可耐高低温的柔性工程材料，具有韧性好，可加工性强等优点。为了研发能应用于5G高频段的吸波材料，本论文选用丁腈橡胶为基体，以石墨烯和钡铁氧体为填料，制备了柔性的丁腈橡胶基复合吸波材料。文章重点分析了复合材料在Ka波段（26.5-40GHz）的吸收性能，并探讨了其在5G高频的可利用性。首先，本论文研究了不同还原程度和不同石墨烯含量的RGO/NBR复合材料在Ka波段的吸波性能。结果表明，

5、RGO/NBR复合材料在Ka波段具有优异的吸波性能。其中，还原3h的3h-RGO/NBR吸波性能最好，在2.0-2.4mm的厚度范围内均能取得优于-20dB的最大吸收损耗；在厚度为2.1mm时，能在35.4GHz取得最大的吸收损耗-45dB，有效吸收频宽达到5GHz。还原5h和7h的RGO/NBR复合材料吸波性能相近，在所有测试厚度均能取得优于-15dB的最大吸收损耗。另外，当厚度为2.1mm和2.5mm时，不同还原时间的RGO/NBR复合材料均能分别在26.5-27GHz和37-40GHz取得优于-1

6、0dB的有效吸收，因而能用作5G高频段的吸波材料。对比不同石墨烯含量的RGO/NBR复合材料，当石墨烯含量为12份时，RGO/NBR复合材料能最好，最大的吸收损耗-18.2dB，有效吸收频宽2.6GHz。然后，本论文研究了钡铁氧体含量和样品厚度对BaM/NBR复合材料在Ka波段吸收性能的影响。结果表明，BaM/NBR复合材料在不同厚度时的反射损耗主要集中在37GHz以上的高频区域。当厚度为5mm时，BN41在39.7GHz取得最大的反射损耗-36.2dB，反射损耗低于-10dB的有效吸收频段为38.8-

7、40GHz，能部分覆盖5G高频段，I因而可用作5G高频段的吸波材料。最后，本论文以不同质量的石墨烯等量取代BaM/NBR复合材料（BN32）中的钡铁氧体，制备了具有不同吸波剂质量配比的RGO/BaM/NBR复合材料，并探索了其在Ka波段的吸收性能。结果表明，石墨烯的加入有效改善了钡铁氧体NBR之间的相容性和吸波性能，不同石墨烯含量的RGO/BaM/NBR复合材料在不同厚度时的有效吸收频段能不同程度地覆盖5G高频段。另外，本论文还比较了不同测量方法及不同的计算方式所得复合材料的吸波性能。结果证明，不同测量

8、设备和不同计算方法均会造成吸波性能的差异。该差异一方面源于设备本身，另一方面来自测试材料的结构参数。关键词：石墨烯；钡铁氧体；丁腈橡胶；5G；吸波性能；波导法；IIAbstractThe5GfrequencybandsapprovedbyChina'sMinistryofIndustryandInformationTechnologyinclude3.4-3.6GHz,4.8-5.0GHz,24.75-27.5GHzand37-42.5GH