

Исследование радиопоглощения металл-углеродных нанокомпозитов (обзор)
https://doi.org/10.26896/1028-6861-2023-89-1-35-45
Аннотация
Развитие технологии синтеза магнитных наночастиц металлов и сплавов открыло возможность их применения в области радиопоглощающих материалов. В работе представлен обзор результатов исследований свойств нанокомпозитов, приведена методика синтеза металл-углеродных нанокомпозитов пиролизом с использованием инфракрасного нагрева, исследованы зависимости магнитных, электромагнитных и радиопоглощающих свойств полученных нанокомпозитов от температуры синтеза и концентрации металла. Кроме того, проанализированы способы управления радиопоглощающими свойствами гибридных композитов и улучшения согласования электромагнитного импеданса, представлен сравнительный анализ эффективности поглощения электромагнитного излучения нанокомпозитами FeCo/C, синтезированными различными методами. Показано, что выбранные металлы, сплавы (FeCo) и углеродный материал эффективны для изоляции магнитных наночастиц при создании гибридных радиопоглощающих композитов. Управление морфологией и свойствами металл-углеродных нанокомпозитов возможно посредством применения тех или иных подходов к синтезу, варьирования составов прекурсоров и ориентацией наночастиц FeCo, синтезированных в виде чешуек в композите. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования методики применения нанокомпозитов FeCo/C, полученных пиролизом металл-органических прекурсоров на основе полиакрилонитрила, в области радиопоглощающих материалов.
Об авторах
Д. Г. МуратовРоссия
Муратов Дмитрий Геннадьевич.
119049, Москва, Ленинский проси., д. 4; 119991, Москва, Ленинский просп., д. 29
Л. В. Кожитов
Россия
Кожитов Лев Васильевич.
119049, Москва, Ленинский проси., д. 4
А. В. Попкова
Россия
Попкова Алёна Васильевна.
142103, Московская обл., Подольск, Железнодорожная ул., д. 24
Е. Ю. Коровин
Россия
Коровин Евгений Юрьевич.
634050, Томск, просп. Ленина, д. 36
Е. В. Якушко
Россия
Якушко Егор Владимирович.
107023, Москва, Большая Семеновская ул., д. 38
М. Р. Бакиров
Россия
Бакиров Муслим Русланович.
119049, Москва, Ленинский просп., д. 4
Список литературы
1. Sun X., Не J., Li G., et al. Laminated magnetic graphene with enhanced electromagnetic wave absorption properties / Mater. Chem. C. 2013. Vol. 1. P. 765 - 777. DOI: 10.1039/C2TC00159D
2. Zhao B., Fan B., Shao G., et al. Investigation on the electromagnetic wave absorption properties of Ni chains synthesized by a facile solvothermal method / Appl. Surf. Sci. 2014. Vol. 307. P. 293 - 300. DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.04.029
3. Wang Y., Chen D., Yin X., et al. Hybrid of MoS2 and Reduced Graphene Oxide: A Lightweight and Broadband Electromagnetic Wave Absorber / ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. Vol. 7. P. 26226 - 26234. DOI: 10.1021/acsami.5b08410
4. Yan L. G., Wang J. B., Han X. H., et al. Enhanced microwave absorption of Fe nanoflakes after coating with SiO2 nanoshell / Nanotechnology. 2010. Vol. 21. P. 095708. DOI: 10.1088/0957-4484/21/9/095708
5. Zhang X., Dong X., Huang H., et al. Microwave absorption properties of the carbon-coated nickel nanocapsules / Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89. P. 053115. DOI: 10.1063/1.2236965
6. Chen Y. H., Huang Z. H., Lu M. M., et al. 3D Fe3O4 nanocrystals decorating carbon nanotubes to tune electromagnetic properties and enhance microwave absorption capacity / J. Mater. Chem. A. 2015. Vol. 3. P. 12621 - 12625. DOI: 10.1039/C5TA02782A
7. Zhuo R., Feng H., Liang Q., et al. Morphology-controlled synthesis, growth mechanism, optical and microwave absorption properties of ZnO nanocombs / Appl. Phys. 2008. Vol. 41. P. 185405. DOI: 10.1088/0022-3727/41/18/185405
8. Zhao B., Fan B., Shao G., et al. Investigation on the electromagnetic wave absorption properties of Ni chains synthesized by a facile solvothermal method / Appl. Surf. Sci. 2014. Vol. 307. P. 293 - 300. DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.04.029
9. Qiu X., Wang L., Zhu H., et al. Lightweight and efficient microwave absorbing materials based on walnut shell-derived nano-porous carbon / Nanoscale. 2017. Vol. 9. P. 7408 - 7418. DOI: 10.1039/C7NR02628E
10. Wang X., Gong R., Luo H., et al. Microwave properties of surface modified Fe - Co - Zr alloy flakes with mechanochemically synthesized polystyrene / J. Alloys Compd. 2009. Vol. 480. P. 761 - 764. DOI: 10.1016/j.jallcom.2009.02.037
11. Yan L., Wang J., Han X., et al. Enhanced microwave absorption of Fe nanoflakes after coating with SiO2 nanoshell / Nanotechnology. 2010. Vol. 21. P. 095708. DOI: 10.1088/0957-4484/21/9/095708
12. Zhang X., Dong X., Huang H., et al. Microwave absorption properties of the carbon-coated nickel nanocapsules / Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89. P. 053115. DOI: 10.1063/1.2236965
13. Liu X. G., Qu Z. Q., Geng D. Y., et al. Influence of a graphite shell on the thermal and electromagnetic characteristics of FeNi nanoparticles / Carbon. 2010. Vol. 48. P. 891 - 897. DOI: 10.1016/j.carbon.2009.11.011
14. Sun X., He J., Li G., et al. Laminated magnetic graphene with enhanced electromagnetic wave absorption properties / Mater. Chem. C. 2013. Vol. 1. P. 765 - 777. DOI: 10.1039/C2TC00159D
15. Zhang X., Dong X., Huang H., et al. Microwave absorption properties of the carbon-coated nickel nanocapsules / Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89. P. 053115. DOI: 10.1063/1.2236965
16. Matsumoto M., Miyata Y. Thin electromagnetic wave absorber for quasi-microwave band containing aligned thin magnetic metal particles / IEEE Trans. Magn. 1997. Vol. 33. P. 4459. DOI: 10.1109/20.649882
17. Meng X., Wan Y., Li Q., et al. The electrochemical preparation and microwave absorption properties of magnetic carbon fibers coated with Fe3O4 films / Appl. Surf. Sci. 2011. Vol. 257. P. 10808-10814. DOI: 10.1016/j.apsusc.2011.07.108
18. Kozhitov L. V., Muratov D. G., Kostishin V. G., et al. Synthesis, magnetic and electromagnetic properties of FeCo/C nanocomposites / Zh. Neorg. Khimii. 2017. Vol. 62. N 11. P. 1507 -1514 [in Russian]. DOI: 10.7868/S0044457X17110137
19. Yang J., Cui C., Yang W., et al. Electrochemical fabrication and magnetic properties of Fe7Co3 alloys nanowire array / J. Mater. Sci. 2011. Vol. 46. P. 2379 - 2383. DOI: 10.1007/s10853-010-5085-0
20. Wang Y., Sun Y., Zong Y., et al. Carbon nanofibers supported by FeCo nanocrystals as difunctional magnetic/dielectric composites with broadband microwave absorption performance / J. Alloy. Compd. 2020. Vol. 824. P. 153980. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.153980
21. Li D., Zhang B., Liu W., et al. Tailoring the input impedance of FeCo/C composites with efficient broadband absorption / Dalton trans. 2017. Vol. 46. P. 14926. DOI: 10.1039/C7DT02840G
22. Chokprasombat K., Harding P., Pinitsoontorn S., et al. Morphological alteration and exceptional magnetic properties of air-stable FeCo nanocubes prepared by chemical reduction method / J. Magnetism Magnetic Mater. 2014. Vol. 396. P. 228 -233. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.06.042
23. Zhang Y., Wang R, Wang Y., et al. Synthesis and excellent electromagnetic wave absorption properties of parallel aligned FeCo/C core-shell nanoflake composites / J. Mater. Chem. C. 2015. Vol. 3. P. 10813. DOI: 10.1039/C5TC02146D
24. Nautiyal P., Seikh Md. M., Lebedev O., et al. Sol-gel nythesis of FeCo nanoparticles and magnetization study I J. Magnetism Magnetic Mater. 2015. Vol. 377. P. 402 - 405. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.10.157
25. Ang K., Alexandrou L., Mathur N., et al. The effect of carbon encapsulation on the magnetic properties of Ni nanopartic les produced by arc discharge in de-ionized water / Nanotechnology. 2004. Vol. 15. P. 520. DOI: 10.1088/0957-4484/15/5/020
26. Afghahi S. S., Shokuhfar A. S. Two-step synthesis, electromagnetic and microwave absorbing properties of FeCo/C coreshell nanostructure /J. Magnetism and Magnetic materials. 2014. P. 37-44. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.06.040
27. Ibrahim E., Silke Hampel, Wolter A., et al. Superparamag-netic FeCo and FeNi Nanocomposites Dispersed in Submicrometer-Sized C Spheres / J. Physical Chemistry. 2012. Vol. 116. P. 22509-22517. DOI: 10.1021/jp304236x
28. Liu Q., Cao B., Feng C., et al. High permittivity and microwave absorption of porous graphitic carbons encapsulating Fe nanoparticles I/ Compos. Sci. Technol. 2012. P. 1632 - 1636. DOI: 10.1016/j.compscitech.2012.06.022
29. Yang Y., Qia S., Wang J. Preparation and microwave absorbing properties of nicel-coated graphite nanosheet with pyrrole via in situ polymerization / J. Alloys Comp. 2012. P. 114 - 121. DOI: 10.1016/j.jallcom.2011.12.136
30. Zhao D., Zhang J., Li X., et al. Electromagnetic and microwave absorbing properties of Co Filled carbon nanotubes / J. Alloys Comp. 2010. Vol. 505. P. 712 - 716. DOI: 10.1016/j.jallcom.2010.06.122
31. Zhang T., Huang D., Yang Y., et al. Fe3O4/carbon composite nanofiber absorber with enhanced microwave absorption performance / Mater. Sci. Eng. B. 2013. Vol. 178. P. 1 - 9. DOI: 10.1016/j.mseb.2012.06.005
32. Wang B., Zhang J., Wang T., et al. Synthesis and enhanced microwave absorption properties of Ni/Ni2O3 core-shell particles / J. Alloys Comp. 2013. Vol. 567. P. 21 - 25. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.03.028
33. Xiang J., Zhang X., Ye Q., et al. Synthesis and characterization of FeCo/C hybrid nanofibers with high performance of microwave absorption / Mater. Res. Bull. 2014. P. 589 - 595. DOI: 10.1016/j.materresbull.2014.09.032
34. Li X., Huang C., Wang Z., et al. Enhanced electromagnetic wave absorption of layered FeCo/carbon nanocomposites with a low filler loading / J. Alloys Comp. 2021. Vol. 879. P. 160465. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.160465
35. Liu D., Qiang R., Du Y., et al. Prussian blue analogues derived magnetic FeCo alloy/carbon composites with tunable chemical composition and enhanced microwave absorption / J. Colloid Interface Sci. 2018. Vol. 514. P. 10 - 20. DOI: 10.1016/j.jcis.2017.12.013
36. Karpenkov D. Y., Muratov D. G., Kozitov L. V., et al. Infrared heating mediated synthesis and characterization of FeCo/C Nanocomposites/J. Magnetism Magnetic Mater. 2017. Vol. 429. P. 94-101. DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.01.008
37. Vasilev A. A., Dzidziguri E. L., Muratov D. G., et al. Fe-Со metal-carbon nanocomposite based on ir-pyrolized polyvinyl alcohol / Russ. J. Phys. Chem. A. 2017. Vol. 91. N 5. P. 926 - 930. DOI: 10.1134/S0036024417050284
38. Vasilev A. A., Muratov D. G., Bondarenko G. N., et al. Synthesis of iron and cobalt nanoparticles in an ir-pvrolyzed chitosan matrix / Phys. Chem. 2018. Vol. 92. N 10. P. 2009 - 2014. DOI: 10.1134/S0036024418100369
39. Rahaman M., Ismail A., Mustafa A. A review of heat treatment on polyacrylonitrile fiber / Polymer Degradation and Stability. 2007. Vol. 92. P. 1421 - 1432. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2007.03.023
40. Chu W., Wang Y., Du Y., et al. FeCo alloy nanoparticles supported on ordered mesoporous carbon for enhanced microwave absorption / J. Mater. Sci. 2017. Vol. 52. P. 13636 - 13649. DOI: 10.1007/S10853-017-1439-1
41. Chu W., Tian C., Wang Y., et al. Performance vs convenience of magnetic carbon-metal nanocomposites: a low-cost and facile citrate-derived strategy for FeCo alloy/carbon composites with high-performance microwave absorption / Comments Inorg. Chem. 2017. Vol. 37. P. 301 - 326. DOI: 10.1080/02603594.2017.1374257
42. Liu X., Geng D., Ma S., et al. Electromagnetic-wave absorption properties of FeCo nanocapsules and coral-like aggregates self-assembled by the nanocapsules / J. Appl. Phys. 2008. Vol. 104. 064319 DOI: 10.1063/1.2982411
43. Ding L., Huang Y., Liu X., et al. Broadband and multilayer core-shell FeCo/C/mSiO2 nanoparticles for microwave absorption / J. Alloy. Comp. 2020. Vol. 812. P. 152168. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.152168
44. Wang C., Wang N., Han X., et al. Core-shell FeCo/carbon nanoparticles encapsulated in polydopamine-derived carbon nanocages for efficient microwave absorption / Carbon. 2019. Vol. 145. P. 701 - 711. DOI: 10.1016/j.carbon.2019.01.082
Рецензия
Для цитирования:
Муратов Д.Г., Кожитов Л.В., Попкова А.В., Коровин Е.Ю., Якушко Е.В., Бакиров М.Р. Исследование радиопоглощения металл-углеродных нанокомпозитов (обзор). Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023;89(1):35-45. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2023-89-1-35-45
For citation:
Muratov D.G., Kozhitov L.V., Popkova A.V., Korovin E.Yu., Yakushko E.V., Bakirov M.R. Study of the radar absorption of metal-carbon nanocomposites (review). Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2023;89(1):35-45. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2023-89-1-35-45