聚苯胺-鐵氧體納米復(fù)合材料的制備及吸波性能.pdf

1、信息時代造成的電磁污染1日趨嚴重，嚴重地影響著電子設(shè)備的正常運行，也嚴重干擾著雷達、廣播、衛(wèi)星數(shù)字信號等的傳輸，因而電磁污染問題越來越引起世界各國的共同關(guān)注。研究和開發(fā)新型的低成本、高吸收和寬頻段電磁波吸收材料已成為材料領(lǐng)域的重要研究方向之一。高分子/無機復(fù)合材料因其具有新穎的電學(xué)性能、光學(xué)性能、磁學(xué)性能以及輕質(zhì)價廉等特性，成為研究的熱點。聚苯胺（PANI）是最有前景的導(dǎo)電高分子之一，它的合成方法簡單、原料易得、化學(xué)穩(wěn)定性好、具有很好導(dǎo)

2、電性，把它和鐵氧體納米材料復(fù)合可以得到一類性能獨特、兼具高聚物和鐵氧體無機材料共同優(yōu)點的功能材料。
　　結(jié)合目前高分子/無機復(fù)合材料以及石墨烯在微波吸收和電磁屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢，我們制備了不同形貌、不同維數(shù)的的PANI/鐵氧體納米復(fù)合物，包括一維的PANI/鎳鋅鐵氧體(NZFO)復(fù)合納米棒，二維PANI/NZFO和PANI/鍶鐵氧體(SrFO)/氧化石墨烯(GO)納米片、三維多孔結(jié)構(gòu)還原氧化石墨烯(rGO)/SrFO復(fù)合水凝膠，并

3、研究了它們的微波吸收性能。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.利用兩步法成功地制備了PANI/NZFO片狀納米復(fù)合物。首先用超聲輔助氧化聚合的方法合成了PANI納米片，然后以此為模板，在水熱條件下誘導(dǎo)PANI/NZFO復(fù)合納米片的形成。研究發(fā)現(xiàn)，尺寸大小約為18nm左右的NZFO顆粒覆蓋在PANI納米片表面，這主要是由于PANI的氮原子與NZFO中的金屬離子（鐵、鎳或鋅離子）配位作用的結(jié)果。復(fù)合物納米片的微波吸收性能相對于單一鐵氧體或者P

4、ANI片均有明顯提高，該類復(fù)合物在微波吸收材料領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。
　　2.首次將超聲和外磁場引導(dǎo)相結(jié)合，原位聚合法成功制備了新穎的一維PANI/NZFO雜化納米棒。所制備納米棒具有均勻的形貌、可調(diào)的磁性能，較高的比飽和磁化強度和矯頑力。電磁性能測試表明，雜化納米棒比純的NZFO具有更高的反射損耗和更寬的微波吸收帶。當NZFO含量為59％、涂層厚度為2mm時，在6.2GHz處復(fù)合納米棒存在微波最大反射損耗(RL)，達到-27.5

5、dB;最大吸收帶寬(RL≤-10 dB)為8.1 GHz。我們還進一步探討了雜化納米棒的吸波機理。
　　3.以GO片為軟模板，利用原位聚合的方法合成了PANI/SrFO/GO復(fù)合納米片。SrFO納米顆粒均勻分布在GO片上，形成粘附層結(jié)構(gòu)。我們初步探討了這種結(jié)構(gòu)的形成機理，認為PANI、SrFO顆粒與GO片之間既有配位作用，又有氫鍵和π-π相互作用。產(chǎn)物的微波性能測試表明，當原材料中苯胺、GO和SrFO的質(zhì)量比分別是10∶5∶5和1

6、0∶5∶10時，對應(yīng)的產(chǎn)物PANI/SrFO/GO-1和PANI/SrFO/GO-2都具有優(yōu)異的電磁波損耗性能，分別在9.1和6.4GHz處達最大吸收值37dB左右，在2-18GHz頻段內(nèi)-10dB帶寬都超過10GHz。
　　4.利用石墨烯片之間的疏水作用和π-π堆積作用，水熱還原制備了三維多孔結(jié)構(gòu)的rGO/SrFO復(fù)合水凝膠。結(jié)果顯示，隨著SrFO含量的增加，rGO/SrFO復(fù)合水凝膠吸波性能呈現(xiàn)明顯增強趨勢。當原材料GO和Sr