机械研磨法制备碳化硅-二氧化硅纳米复合材料及其优异微波吸收性能研究

《International Journal of Applied Ceramic Technology》：Synthesis of SiC–SiO2 nanocomposites using a simple mechanical milling and their microwave absorption performance

本研究针对高效微波吸收材料(MAMs)的开发需求，来自国内的研究人员通过一种简单的室温机械研磨法，成功合成了SiC-SiO2纳米复合材料。结果表明，该材料在仅1.50 mm厚度下，反射损耗(RL)显著提升至-13.80 dB，吸收率高达约96%，有效吸收带宽也得到扩大，为SiC基吸波材料的工业化生产提供了新策略。

　　

通过结合碳化硅(SiC)和二氧化硅(SiO₂)独特的介电特性，其在推动现代技术，特别是微波吸收材料(Microwave-Absorbing Materials, MAMs)的发展方面展现出巨大潜力。本研究采用了一种简单且成本低廉的方法，在空气氛围、室温条件下，仅通过高能机械研磨硅粉和石墨粉，无需任何热处理，便成功合成了SiC-SiO₂纳米复合材料。X射线衍射(X-ray Diffraction, XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier-Transform Infrared Spectroscopy, FTIR)、配备能谱的扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy with Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy, SEM-EDX)以及高倍透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy, TEM)等表征技术证实，研磨20小时后形成了纯净的SiC-SiO₂纳米复合材料，其粒径减小至亚100纳米级别。矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer)测试表明，复合材料的微波吸收性能显著增强：在仅1.50毫米的厚度下，最小反射损耗(Reflection Loss, RL)从研磨前的-4.00 dB（对应频率10.88 GHz，吸收率约60%）提升至研磨20小时后的-12.15 dB（对应频率11.50 GHz，吸收率约93%）；研磨40小时后，性能进一步优化，反射损耗达到-13.80 dB（频率11.50 GHz，吸收率约96%）。同时，有效吸收带宽也从研磨20小时后的0.84 GHz提升至研磨40小时后的1.54 GHz。这种微波吸收性能的增强主要归因于纳米尺寸效应、界面极化以及多重内部反射的协同作用。这些发现有望为实现碳化硅基微波吸收材料的工业化规模生产铺平道路。