聚苯胺基钴铁复合吸波材料的制备及吸波性能

发布时间：2017-04-16 13:02

  本文关键词：聚苯胺基钴铁复合吸波材料的制备及吸波性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息化时代的来临，电磁波污染和信息安全问题造成大量生理和经济危害使得高性能吸波材料的研制日益成为人们关注的焦点。虽然多种吸波材料被广泛报道，，但各类吸波材料均有其优势和缺点，因此制备复合材料成为研究者们的共识。聚苯胺由于电磁参数的制备可控，因此进入吸波材料的研究视野，但掺杂态聚苯胺是一种典型的介电损耗材料，为进一步提高其吸波性能，与磁损耗型吸波材料制备复合吸波材料的研究被广泛关注。本文聚苯胺以和Fe_3O_4为主要研究对象，旨在制备具有良好吸波性能的核壳结构复合吸波材料，并通过磁性金属粒子的引入进一步调节复合材料的吸波性能。通过对材料电磁参数的进一步研究，初步探索吸波材料电磁参数对阻抗匹配特性的影响。 采用溶剂热和原位聚合法制备了聚苯胺包覆Fe_3O_4核壳结构吸波材料，通过调节聚苯胺的包覆厚度，改善复合材料的介电常数，优化复合材料的阻抗匹配特性，增强复合材料的吸波性能。由于介电损耗、界面损耗和磁损耗的共同作用，聚苯胺-Fe_3O_4微球具有较好的吸波性能。通过进一步对复合材料的的归一化阻抗的计算揭示，调节材料的阻抗匹配性能对反射损耗的增强具有重要作用。 在制备聚苯胺-Fe_3O_4微球的基础上，为实现进一步对聚苯胺基吸波材料性能的提高，磁性金属Co被引入以实现对Fe_3O_4的电磁参数的调节。实验通过对Co~(2+)的还原速率的调节实现对Co单质的形貌控制，并在Fe_3O_4外形成包覆层，进而制备了PANI-Co-Fe_3O_4复合材料。通过对Co包覆量的调节，实现对复合材料的电磁参数的控制，而进一步的研究表明，与多数吸波材料不同，Co单质的引入使Co-Fe_3O_4的介电常数虚部随频率的上升而上升，有利于材料在高频范围内的介电损耗。 采用反向滴加苯胺于过硫酸铵的方法可控合成聚苯胺纳米粒子。实验表明，PVP和苯胺的滴加速率对聚苯胺的形貌有直接影响，且PVP的空间限制作用同样受到滴加速率的影响。通过对合成的掺杂态聚苯胺的分析，我们提出了可能的合成机理，并通过多种手段给予证明。通过控制苯胺单体的滴加速率可直接影响其共轭链的聚合度及氧化状态，降低了介电常数，最终提高了掺杂态聚苯胺的吸波性能。当合成条件适宜时，聚苯胺纳米粒子在5.8GHz的反射损耗达到-40.5dB，取得与复合材料相当的性能。通过对电磁参数的进一步研究，适宜的复介电常数、优化的阻抗匹配特性以及多重介电弛豫使得聚苯胺纳米粒子具有突出的吸波性能，并可以通过控制吸收剂厚度实现对电磁波的选择性吸收。
【关键词】：聚苯胺 Fe_3O_4 钴单质 核壳结构 吸波性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O631.3;TB34
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 吸波材料概述10-12
• 1.1.1 吸波材料的研究背景10-11
• 1.1.2 吸波材料的原理及评价11-12
• 1.2 吸波材料的分类12-18
• 1.2.1 电损耗型吸波材料13-14
• 1.2.2 磁损耗型吸波材料14-17
• 1.2.3 其他损耗型吸波材料17-18
• 1.3 聚苯胺及其复合吸波材料的研究现状18-23
• 1.3.1 聚苯胺的制备方法18-20
• 1.3.2 聚苯胺吸波材料的研究现状20-21
• 1.3.3 聚苯胺复合吸波材料的研究现状21-23
• 1.4 聚苯胺原位包覆磁性材料研究面临的一些问题23
• 1.5 课题来源及主要研究内容23-25
• 第2章 实验材料与方法25-32
• 2.1 化学试剂和实验仪器25-27
• 2.1.1 化学试剂25-26
• 2.1.2 实验仪器26-27
• 2.2 实验方法27-28
• 2.2.1 球形 Fe_3O_4的制备27
• 2.2.2 聚苯胺包覆球形 Fe_3O_4的制备27
• 2.2.3 钴包覆球形 Fe_3O_4的制备27-28
• 2.2.4 聚苯胺包覆 Co-Fe_3O_4的制备28
• 2.2.5 聚苯胺纳米粒子的制备28
• 2.3 性能表征28-32
• 2.3.1 形貌的表征28-29
• 2.3.2 结构的表征29-30
• 2.3.3 性能的检测30-32
• 第3章 PANI-Fe_3O_4吸波材料的制备及吸波性能32-41
• 3.1 PANI-Fe_3O_4复合吸波材料的制备及表征32-35
• 3.2 PANI-Fe_3O_4微球的吸波性能35-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第4章 PANI-Co-Fe_3O_4吸波材料的制备及吸波性能41-52
• 4.1 Co-Fe_3O_4微球的形貌与结构41-44
• 4.2 Co-Fe_3O_4微球的吸波性能44-46
• 4.3 PANI-Co-Fe_3O_4的形貌与结构46-47
• 4.4 PANI-Co-Fe_3O_4的吸波性能47-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 聚苯胺纳米粒子的制备及吸波性能52-65
• 5.1 聚苯胺纳米粒子的形貌表征52-53
• 5.2 聚苯胺纳米粒子的形成机理研究53-58
• 5.3 聚苯胺纳米粒子的吸波性能58-63
• 5.4 本章小结63-65
• 结论65-66
• 参考文献66-76
• 攻读学位期间发表的学术论文76-78
• 致谢78

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