Le micro-onde

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 4385 (2022) Citer cet article

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Récemment, l’application et le développement de composites flexibles absorbant les micro-ondes à base de caoutchouc de silicone sont progressivement devenus un point chaud de la recherche. Dans cette étude, des composites de caoutchouc de silicone méthylvinylphényle (MPVQ)/particules de fer carbonyle (CIP)/graphène (GR) ont été préparés par mélange mécanique, et les effets de la température de vieillissement thermique sur les propriétés d'absorption des micro-ondes des composites ont été étudiés. . Le mécanisme des effets de la température de vieillissement thermique sur le comportement d'absorption des micro-ondes a été identifié. Les résultats montrent que les composites non vieillis ont des propriétés d'absorption micro-ondes supérieures, avec une perte de réflexion minimale (RLmin) de − 87,73 dB, une épaisseur minimale de 1,46 mm et une bande passante d'absorption effective (EAB, RL < − 10 dB) atteignant 5,8 GHz. (9,9-15,7 GHz). Avec un vieillissement à 240 ° C pendant 24 h, le RLmin à une fréquence de 5,48 GHz est de - 45,55 dB avec une épaisseur de 2,55 mm et la valeur EAB atteint 2 GHz (plage de 4,6 à 6,6 GHz). Dans le processus de vieillissement thermique, une réaction de réticulation se produit dans le MPVQ avec une augmentation de la densité de réticulation de 5,88 × 10−5 mol g−1 (non vieilli) à 4,69 × 10−4 mol g−1 (vieilli à 240 °C). Simultanément, la dégradation thermique des composites entraîne une réduction de la concentration en caoutchouc. De plus, une petite quantité de CIP est oxydée en Fe3O4, et les CIP restants s'agrègent pour générer des voies plus conductrices d'électricité. Par conséquent, la perte diélectrique des composites sera considérablement améliorée, ce qui entraînera une mauvaise adaptation d'impédance. Les propriétés d'absorption des micro-ondes des composites diminuent progressivement avec l'augmentation de la température de vieillissement thermique de 200 à 240 °C.

Ces dernières années, avec le développement prospère de l'industrie des communications électroniques, le problème de la pollution par les ondes électromagnétiques est devenu de plus en plus grave, nocif pour la santé humaine, la sécurité de l'information et l'environnement écologique1,2,3,4,5. Par conséquent, la recherche et le développement visant à produire des matériaux d’absorption des micro-ondes minces, à large bande passante et à faible coût, dotés de fortes capacités d’absorption, sont les principaux objectifs de cette industrie6,7,8. Parmi les matériaux d'absorption des micro-ondes disponibles, certains basés sur une matrice de caoutchouc ont non seulement des propriétés d'absorption des micro-ondes supérieures, mais également d'excellentes performances mécaniques et de traitement, attirant ainsi une attention considérable9,10. La plupart des caoutchoucs sont transparents aux ondes électromagnétiques, ce qui a une influence mineure sur les propriétés d’absorption des micro-ondes. Pour préparer des matériaux absorbants à base de caoutchouc haute performance, certaines charges absorbant les ondes sont essentielles dans la matrice du caoutchouc, telles que les matériaux diélectriques (graphite, graphène, nanotubes de carbone, etc.) et les matériaux magnétiques, notamment les CIP, FeSiAl, ferrite, etc. les 11,12,13. Par exemple, Xun et al.14 ont préparé des composites de poudre de fer carbonyle (CIP)/nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT)/caoutchouc de silicone (VMQ) présentant d'excellentes performances d'absorption des micro-ondes avec une perte de réflexion minimale (RLmin) de − 37,5 dB et une bande passante d'absorption effective (EAB) de 3,7 GHz. Des composites CIP/polyuréthane (PU)/graphène (GR) ont été fabriqués par Duan et al.15, qui ont démontré que les effets synergiques des composites diélectriques/magnétiques peuvent améliorer l'atténuation des ondes électromagnétiques. Cependant, lorsqu'une pyrolyse thermique ou une réticulation excessive de certains caoutchoucs se produit à une température élevée, la concentration et la répartition des charges absorbant les micro-ondes dans la matrice de caoutchouc varient et influencent davantage les propriétés d'absorption des micro-ondes des matériaux. De plus, la destruction des structures moléculaires de la matrice de caoutchouc réduira la protection des charges absorbant les micro-ondes, entraînant une oxydation des charges à haute température16. Par exemple, Zhang et al.17 ont rapporté l’effet du temps de vieillissement thermique sur les propriétés d’absorption des micro-ondes des composites CIP/VMQ. Après un vieillissement à 200 °C pendant 12 jours, le RLmin des composites est passé de − 33,7 à − 18,8 dB et l'EAB a diminué de 1,76 à 1,02 GHz, indiquant que la résistance au vieillissement thermique du caoutchouc de silicone en tant que matrice doit être améliorée. encore amélioré, tandis que l'utilisation uniquement de CIP comme absorbeurs de micro-ondes présente des inconvénients pour équilibrer la permittivité et la perméabilité relatives complexes. Notamment, un hybride de CIP et de GR avec une densité relativement faible et une conductivité électrique élevée est bénéfique pour améliorer l'adaptation d'impédance et les performances d'absorption des micro-ondes des composites18,19,20,21.