中空聚苯胺-Fe3O4復(fù)合材料的制備及吸波性能研究.pdf

1、中空聚苯胺(PAN I)/磁性納米顆粒復(fù)合材料由于具有獨特的電磁匹配優(yōu)勢，同時，兼有中空結(jié)構(gòu)復(fù)合材料所特有的比表面積大，密度低等特點，符合吸波材料“薄、寬、輕、強(qiáng)”的要求。
　　因此，本文主要通過聚苯胺結(jié)構(gòu)可設(shè)計性以及獨特的摻雜機(jī)理，制備出了具有導(dǎo)電和導(dǎo)磁雙重性能的中空聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料，利用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、熱重分析儀(TG)、

2、振動樣品磁強(qiáng)計(VSM)及恒壓四探針測試儀等，對復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)、組成、磁和電性能進(jìn)行了表征，通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VN A)對復(fù)合材料進(jìn)行了電磁參數(shù)的測試。根據(jù)傳輸理論，用MATLA B編程進(jìn)行模擬計算，分析了復(fù)合材料不同匹配厚度的吸波性能。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)以樟腦磺酸(CSA)為摻雜劑，過硫酸銨(APS)為氧化劑，采用自組裝法合成了聚苯胺納米管；其次，通過一定量的氨水對聚苯胺納米管進(jìn)行解摻雜，之后采用共沉淀的方法

3、將 Fe3O4納米顆粒負(fù)載其解摻雜的聚苯胺納米管表面上；最后通過不同濃度的對甲苯磺酸(p-TSA)進(jìn)行二次摻雜，合成具有不同電磁性能的納米管聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料。通過 TEM、SEM、FT-IR、XRD、VSM和恒壓四探針測試儀對納米管聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料形貌、結(jié)構(gòu)、磁性能及電性能進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示：成功合成了具有電磁性能的納米管聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料，且復(fù)合材料表現(xiàn)出了超順磁性；利用氨水對聚苯胺納米管解摻雜和p-TS

4、 A對納米管聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料二次摻雜，對其聚苯胺納米管形貌沒有影響；且當(dāng) p-TSA濃度大于1.25mol/L，電導(dǎo)率恒為2.0×10-3S/cm。通過 VNA對納米管聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料吸波性能的分析，結(jié)果表明：復(fù)合材料的匹配厚度為2.5mm時，在低頻區(qū)幾乎沒有電磁損耗，而隨著頻率的增加，在高頻14.3GHz附近出現(xiàn)明顯的最小反射率，且1.50 mol/L的 p-TSA摻雜的復(fù)合物有較大的反射損耗為-5.2dB。這就說

5、明酸的摻雜，對復(fù)合材料的電損耗起主要作用。
　　(2)以甲苯為軟模板，鹽酸(HCl)為摻雜劑，F(xiàn)e3O4納米顆粒為穩(wěn)定劑，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為乳化劑，過硫酸銨(APS)為氧化劑，采用界面聚合和Pickering乳液聚合相結(jié)合的方法，合成具有電磁性能的空心球聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料，其中，改變鹽酸的摻雜量將獲得不同電磁性能的空心球聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料，利用TEM、SEM、XRD、FT-IR、TG、VS M及恒壓四探

6、針測試儀對復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、磁性能及電性能進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示：成功合成了具有電磁性能的空心球聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料，且表現(xiàn)出了超順磁性；當(dāng)鹽酸的摻雜量為0.10mol/L時，復(fù)合材料空心球的尺寸為2.8μm；當(dāng)鹽酸的量在0.30~1.00mo l/L范圍內(nèi)時，空心球聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料尺寸在1~2μm范圍之內(nèi)，且產(chǎn)生了一種存有空腔的新型核-殼結(jié)構(gòu)聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料；同時，隨著摻雜酸的濃度從0.05mo

7、l/L增加至1.00mo l/L時，使空心球聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料的電導(dǎo)率從5.58×10-4S/cm增至4.62S/cm。通過 VNA對空心球聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料進(jìn)行了電磁參數(shù)的測試，結(jié)果表明：相對于未摻雜的空心球聚苯胺/Fe3O4復(fù)合材料的吸波性能，則酸摻雜的空心球聚苯胺/Fe3 O4復(fù)合材料提高了對電磁波的吸收，且復(fù)合材料的質(zhì)量占石蠟混合樣品的70％時，表現(xiàn)出良好的阻抗匹配。當(dāng)0.10mo l/L酸摻雜的空心球聚苯胺/F