مواد پیشرفته و پوشش های نوین

مواد پیشرفته و پوشش های نوین

سنتز و شناسایی کامپوزیت های فریت کبالت تقویت شده با اکسید گرافن احیا شده و پلی آنیلین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
علی ملکی 1
محمد تاجیک ایجدانی 2
1 عضو هیات علمی دانشگاه علم و صنعت ایران
2 کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران
10.22034/amnc.2023.422810.1258
چکیده
مواد جاذب مایکروویو کارآمد برای کاربردهای مختلف که از هواپیماهای نظامی تا تجهیزات ارتباطی را شامل می‌شود، حیاتی هستند. این تحقیق با پرداختن به چالش‌ها در کاهش امواج نوار S (2 تا 4 گیگاهرتز)، بر توسعه مواد جاذب مایکروویو با کارایی بالا و بررسی پتانسیل گرافن در ترکیب با عناصر مغناطیسی متمرکز شد. فریت کبالت که به دلیل خواص مغناطیسی امیدوارکننده آن شناخته شده است، اساس این کامپوزیت ها را تشکیل می دهد. اما، محدودیت‌های ذاتی CoFe2O4 خالص منجر به بررسی رویکردهای جدید، از جمله ادغام مشتقات گرافن مانند اکسید گرافن احیا شده (rGO) و پلیمرهای رسانا مانند پلی آنیلین شد. این سنتز شامل ترکیب نمک‌های آهن، منابع کبالت و rGO، بهینه‌سازی واکنش‌های شیمیایی خاص برای تولید کامپوزیت‌های rGO/CoFe2O4 و rGO/CoFe2O4/PANI بود. تجزیه و تحلیل ساختاری از طریق تکنیک‌های مختلف حضور گروه‌های عاملی متمایز، مورفولوژی کامپوزیت‌ها ، رفتارهای حرارتی و مغناطیسی آنها را نشان داد. تجزیه و تحلیل جذب مایکروویو، اثربخشی کامپوزیت را، به ویژه در 7 گیگاهرتز، در به حداقل رساندن بازتاب امواج الکترومغناطیسی برجسته کرد. همچنین، حضور پلی آنیلین به طور قابل توجهی نفوذپذیری الکتریکی کامپوزیت را افزایش داد و به جذب موثر امواج مایکروویو به دلیل تطابق مناسب مقاومت کامپوزیت کمک کرد. در نتیجه، کامپوزیت rGO/CoFe2O4/PANI سنتز شده پتانسیل استثنایی را به عنوان یک ماده جاذب مایکروویو کارآمد در محدوده نوار S نشان داد. این کامپوزیت سه تایی نوآورانه، راه را برای کاربردهای پیشرفته در زمینه‌های متنوعی که تضعیف امواج الکترومغناطیسی مهم است، هموار می‌کند.
کلیدواژه‌ها
اکسیدگرافن احیا شده
فریت کبالت
پلی آنیلین
نانوکامپوزیت‌ مغناطیسی
جذب ماکروویو
موضوعات
  1. D. Gunwant, and A. Vedrtnam, "Microwave absorbing properties of carbon fiber based materials: A review and prospective", Journal of Alloys and Compounds, Vol.881, (2021), 160572.
  2. B. Wang, Q. Wu, Y. Fu, and T. Liu, "A review on carbon/magnetic metal composites for microwave absorption", Journal of materials science & technology, Vol.86, (2021), 91-109.
  3. J. Li, D. Zhou, P.-J. Wang, C. Du, W.-F. Liu, J.-Z. Su, L.-X. Pang, M.-S. Cao, and L.-B. Kong, "Recent progress in two-dimensional materials for microwave absorption applications", Chemical Engineering Journal, Vol.425, (2021), 131558.
  4. Y. Zhang, F. Dai, A. Hassan, M. R. A. Refaai, S. Salman, K. Nag, I. Mahariq, and Y. Qi, "Investigations of microwave absorption performance of bi-layer absorber composed of FeWO4 & BiVO4 nanocomposite powder in 2–18 GHz", Journal of Colloid and Interface Science, Vol.641, (2023), 1-14.
  5. X. Ma, K. Logesh, J. Mohammed, C. Dalai, S. Mehrez, S. Alamri, and V. Mohanavel, "Enhancement of microwave absorption properties of bilayer absorber comprising of ZrB2@ SiO2 composite and poly-ortho toluidine (PoTo) in 2–18 GHz frequency", Ceramics International, Vol.49, (2023), 4505-4516.
  6. X. Wang, Z. Lei, C. Zheng, X. Zhuang, Q. Man, and G. Tan, "Morphology control of Ce-doped SnO2 and enhanced microwave absorbing performance at 2− 18 GHz", Ceramics International, (2023).
  7. H. Wei, Z. Zhang, G. Hussain, L. Zhou, Q. Li, and K. K. Ostrikov, "Techniques to enhance magnetic permeability in microwave absorbing materials", Applied Materials Today, Vol.19, (2020), 100596.
  8. J. Dong, W. Zhou, S. Duan, H. Jia, L. Gao, F. Luo, D. Zhu, and Q. Chen, "Mechanical, dielectric and microwave absorption properties of carbon black (CB) incorporated SiO 2f/PI composites", Journal of Materials Science: Materials in Electronics, Vol.29, (2018), 17100-17107.
  9. Z. Zhang, L. Zhang, X. Chen, Z. Wu, Y. He, Y. Lv, and Y. Zou, "Broadband metamaterial absorber for low-frequency microwave absorption in the S-band and C-band", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol.497, (2020), 166075.
  10. X. Wang, Y. Lu, T. Zhu, S. Chang, and W. Wang, "CoFe2O4/N-doped reduced graphene oxide aerogels for high-performance microwave absorption", Chemical Engineering Journal, Vol.388, (2020), 124317.
  11. F. Meng, H. Wang, F. Huang, Y. Guo, Z. Wang, D. Hui, and Z. Zhou, "Graphene-based microwave absorbing composites: A review and prospective", Composites Part B: Engineering, Vol.137, (2018), 260-277.
  12. N. Li, H.-L. Jiang, X. Wang, X. Wang, G. Xu, B. Zhang, L. Wang, R.-S. Zhao, and J.-M. Lin, "Recent advances in graphene-based magnetic composites for magnetic solid-phase extraction", TrAC Trends in Analytical Chemistry, Vol.102, (2018), 60-74.
  13. X. Xie, B. Wang, Y. Wang, C. Ni, X. Sun, and W. Du, "Spinel structured MFe2O4 (M= Fe, Co, Ni, Mn, Zn) and their composites for microwave absorption: A review", Chemical Engineering Journal, Vol.428, (2022), 131160.
  14. Y. Zheng, X. Wang, S. Wei, B. Zhang, M. Yu, W. Zhao, and J. Liu, "Fabrication of porous graphene-Fe3O4 hybrid composites with outstanding microwave absorption performance", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol.95, (2017), 237-247.
  15. K. Zhang, Q. Zhang, X. Gao, X. Chen, Y. Wang, W. Li, and J. Wu, "Effect of absorbers' composition on the microwave absorbing performance of hollow Fe3O4 nanoparticles decorated CNTs/graphene/C composites", Journal of Alloys and Compounds, Vol.748, (2018), 706-716.
  16. R. Taheri-Ledari, S. M. Hashemi, and A. Maleki, "High-performance sono/nano-catalytic system: CTSN/Fe 3 O 4–Cu nanocomposite, a promising heterogeneous catalyst for the synthesis of N-arylimidazoles", RSC advances, Vol.9, (2019), 40348-40356.
  17. S. Wang, Y. Zhao, H. Xue, J. Xie, C. Feng, H. Li, D. Shi, S. Muhammad, and Q. Jiao, "Preparation of flower-like CoFe2O4@ graphene composites and their microwave absorbing properties", Materials Letters, Vol.223, (2018), 186-189.
  18. P. Jiang, Q. Xu, N. Tran, A. El-Shafay, V. Mohanavel, A. Abdelrahman, and M. Ravichandran, "Boosted microwave absorption properties of CoFe2O4 with extraordinary 3D morphologies", Ceramics International, Vol.48, (2022), 13541-13550.
  19. M. Zhang, J. Zhang, H. Lin, T. Wang, S. Ding, Z. Li, J. Wang, A. Meng, Q. Li, and Y. Lin, "Designable synthesis of reduced graphene oxide modified using CoFe2O4 nanospheres with tunable enhanced microwave absorption performances between the whole X and Ku bands", Composites Part B: Engineering, Vol.190, (2020), 107902.
  20. H. Yang, T. Ye, Y. Lin, and M. Liu, "Preparation and microwave absorption property of graphene/BaFe12O19/CoFe2O4 nanocomposite", Applied Surface Science, Vol.357, (2015), 1289-1293.
  21. D. Zhang, W. He, G. Quan, Y. Wang, Y. Su, L. Lei, Y. Du, Y. Hong, S. Wang, and Y. Tang, "Sterculia lychnophora seed-derived porous carbon@ CoFe2O4 composites with efficient microwave absorption performance", Applied Surface Science, Vol.607, (2023), 155027.
  22. B. G. Soares, G. M. Barra, and T. Indrusiak, "Conducting polymeric composites based on intrinsically conducting polymers as electromagnetic interference shielding/microwave absorbing materials—A review", Journal of Composites Science, Vol.5, (2021), 173.
  23. K. Lakshmi, H. John, R. Joseph, K. George, and K. Mathew, "Comparison of microwave and electrical properties of selected conducting polymers", Microwave and optical technology letters, Vol.50, (2008), 504-508.
  24. Z. Jiang, H. Si, X. Chen, H. Liu, L. Zhang, Y. Zhang, C. Gong, and J. Zhang, "Simultaneous enhancement of impedance matching and the absorption behavior of BN/RGO nanocomposites for efficiency microwave absorption", Composites Communications, Vol.22, (2020), 100503.
  25. B. Kramer, and B. Kuhn, "Electric signaling and impedance matching in a variable environment", Naturwissenschaften, Vol.80, (1993), 43-46.
  26. S. M. Hashemi, A. Maleki, and M. H. Ahmadi, "The impact of ZrO 2/SiO 2 and ZrO 2/SiO 2@ PANI nanofluid on the performance of pulsating heat pipe, an experimental study", Journal of Nanostructure in Chemistry, (2022), 1-16.
  27. J. Ma, H. Ren, Z. Liu, J. Zhou, Y. Wang, B. Hu, Y. Liu, L. B. Kong, and T. Zhang, "Embedded MoS2-PANI nanocomposites with advanced microwave absorption performance", Composites Science and Technology, Vol.198, (2020), 108239.
  28. J. Luo, P. Shen, W. Yao, C. Jiang, and J. Xu, "Synthesis, characterization, and microwave absorption properties of reduced graphene oxide/strontium ferrite/polyaniline nanocomposites", Nanoscale research letters, Vol.11, (2016), 1-14.
  29. D. Narsimulu, O. Padmaraj, E. Srinadhu, and N. Satyanarayana, "Synthesis, characterization and electrical properties of mesoporous nanocrystalline CoFe 2 O 4 as a negative electrode material for lithium battery applications", Journal of Materials Science: Materials in Electronics, Vol.28, (2017), 17208-17214.
  30. X. Zeng, X. Cheng, R. Yu, and G. D. Stucky, "Electromagnetic microwave absorption theory and recent achievements in microwave absorbers", Carbon, Vol.168, (2020), 606-623.
مواد پیشرفته و پوشش های نوین
دوره 12، شماره 45
تابستان 1402
صفحه 70-80