基于聚苯乙烯微球模板的電磁防護材料制備與性能研究.pdf

1、隨著時代的進步，電磁波的輻射和污染日益嚴重，成為人們密切關(guān)注的問題，人們對微波吸收材料和電磁屏蔽材料的需求急迫。鐵磁類吸波材料由于自身價格低廉，吸收、衰減微波能力強，經(jīng)常被用于雷達吸波材料領(lǐng)域，但是這類吸波劑也存在不可避免的缺點，比如自身密度大，有效帶寬窄等。為了改變這些缺點，采用緩沖溶液法將磁性材料納米化，空心化，制備一種“輕”，“薄”，“寬”，“強”的磁性空心球吸波材料。三維石墨烯納米結(jié)構(gòu)因其質(zhì)輕、多孔、大比表面積和優(yōu)異的導(dǎo)電/導(dǎo)熱

2、性能，在電磁屏蔽、微波吸收等領(lǐng)域引起了人們的廣泛關(guān)注。目前，三維石墨烯內(nèi)部泡孔尺度通常較大（幾十至幾百微米），因此在獲得相應(yīng)導(dǎo)電性能的同時，卻難以同時承受較大載荷。為此，采用聚苯乙烯(PS)模板法和室溫干燥法，制備了具有內(nèi)部連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的高密度三維石墨烯，這種三維石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和電磁屏蔽性能。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過緩沖溶液包覆法成功制備了(SPS@Fe(OH)3)核殼結(jié)構(gòu)材料:形成均勻的金屬氧化物殼層是制備核殼

3、材料的難題，在本實驗中采用緩沖溶液法，使Fe3+生長和成核的動力學(xué)達到平衡，成功實現(xiàn)了納米級厚度Fe(OH)3殼層在聚苯乙烯微球表面的均勻包覆，并且能夠調(diào)整Fe(OH)3包覆量。這種緩沖溶液法同樣適用于包覆氧化石墨烯(GO)和酚醛樹脂微球。
　　(2)制備空心鐵包覆碳微球(Hollow Fe@C)并探究其吸波性能:制備高效輕便的吸波材料仍是現(xiàn)在的科研難題。本實驗中，制備了一種雙層殼碳包覆鐵的空心球吸波材料，將包覆了聚多巴胺(PDA

4、)的SPS@Fe(OH)3微球進行退火處理，由于碳層的保護使得到的微球空心結(jié)構(gòu)完善，形貌規(guī)整，且由于無定型碳的還原使Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e，成功制備出磁性空心球，空心的結(jié)構(gòu)有效降低了材料的密度，并且碳層和磁層的具有協(xié)同損耗作用，當改變Hollow Fe@C的碳層包覆厚度和磁層包覆量時，發(fā)現(xiàn)當PDA包覆時間為3h，F(xiàn)e2(SO4)3和SPS的初始投料比為0.8∶1時，Hollow Fe@C的吸波性能最佳，最低反射損耗（RLmin）能夠達到-4

5、5.7dB，帶寬達到8.1GHz，較空心碳球的RLmin和有效帶寬提高了168％和87％。
　　(3)高導(dǎo)電/電磁屏蔽效能三維石墨烯(RGM)的制備:宏觀三維(3D)石墨烯由于其輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的導(dǎo)電/熱性能受到廣泛關(guān)注。然而，通常報道的3D石墨烯孔徑較大，使其難以構(gòu)建完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。因此，報道了一種用PS微球體作為模板通過水熱反應(yīng)和隨后的熱烘干法來構(gòu)建3D石墨烯納米結(jié)構(gòu)。得到的密度為0.146g cm-3的RGM與石蠟復(fù)合之后