Enhanced Flexibility and Microwave Absorption Properties of HfC/SiC Nanofiber Mats

材料科学 纳米纤维 复合材料 灵活性(工程) 微波食品加热 吸收(声学) 纳米技术 数学 量子力学 统计 物理
作者
Yi Hou,Laifei Cheng,Yani Zhang,Yong Yang,Chaoran Deng,Zhihong Yang,Qi Chen,Xiaoqing Du,Chen Zhao,Lianxi Zheng
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:10 (35): 29876-29883 被引量:126
标识
DOI:10.1021/acsami.8b07980
摘要

Hafnium carbide (HfC) phase, with a high melting point, excellent strength, and high electrical conductivity, could be a suitable addition to enhance the microwave absorption properties of one-dimensional silicon carbide (SiC) nanomaterials without sacrificing its high-temperature thermal stability. In the present work, HfC/SiC hybrid nanofiber mats with different HfC loading contents are fabricated by electrospinning and high-temperature pyrolysis. HfC hybrids with sizes of 5–10 nm are embedded in the SiC nanofibers. As the HfC content increases from 0 to 6.3 wt %, the average diameter of the fibers drops from 2.62 μm to 260 nm. Meanwhile, the electrical conductivity rises from 7.9 × 10–8 to 4.2 × 10–5 S/cm. Moreover, the flexibility of the nanofiber mats is also greatly improved, according to a 200-times 180° bending test. Furthermore, compared with pure SiC fiber mats, the HfC/SiC nanofiber mats possess much larger dielectric loss because of higher electrical conductivity. At the optimal HfC content of 2.5 wt %, the HfC/SiC nanofibers/silicon resin composite (10 wt %) exhibits a minimal reflection loss (RL) of −33.9 dB at 12.8 GHz and a 3 mm thickness with a broad effective absorption bandwidth (RL < −10 dB) of 7.4 GHz. The above results prove that introducing HfC into SiC nanofiber mats is an effective way to enhance their flexibility, dielectric properties, and microwave absorption performance.
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