聚苯胺-無機鐵氧體復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，電子、電氣設備的發(fā)明為我們的生活提供了各種各樣的方便，然而，這些電子設備在工作過程中產(chǎn)生的電磁污染又會嚴重的干擾和影響到人們正常的生活和生產(chǎn)。電磁波在科技上廣泛應用的同時也帶來了新的社會問題，成為繼水污染、大氣污染、噪音污染外另一種嚴重的污染源。為了解決這一問題，吸波材料的開發(fā)和研究引起了越來越多的關注，也成為目前研究領域的一大熱點。
　　常見的電磁吸收材料之一是鐵氧體類磁性材料，利用鐵氧體在電磁波下產(chǎn)生的磁損耗，

2、是吸收電磁波的主要方式，然而單純依靠鐵氧體難以滿足現(xiàn)代科技對吸波材料吸收頻率范圍寬、吸收能力強的要求，因此新型和復合型的電磁吸收與電磁屏蔽材料成為研究和開發(fā)的熱點。而導電聚合物，尤其是聚苯胺（PANI），因其合成簡單、原料易得，環(huán)境穩(wěn)定性好等性能一直以來是導電聚合物領域研究的熱點，且聚苯胺在吸收電磁波方面因存在較高的介電損耗，近年來在電磁屏蔽和電磁波吸收領域被逐漸開發(fā)和應用。因此，利用聚苯胺的介電損耗和鐵氧體的磁損耗為主的電磁復合材料成

3、為了目前電磁波吸收和屏蔽領域研究的一大重點。
　　本文分別通過反向共沉淀法制備得到了納米級的鈷鐵氧體（CoFe2O4）和鎳鐵氧體（NiFe2O4），并將其分散在氯化-1-羧甲基-3-甲基咪唑離子液體（IL）環(huán)境下，通過苯胺單體在鐵氧體磁性納米顆粒上進行原位氧化聚合得到 PANI/CoFe2O4和PANI/NiFe2O4電磁復合材料。通過透射電鏡（TEM）分析，對比水相，發(fā)現(xiàn) IL環(huán)境下合成的復合材料能夠得到較好的電磁包覆結構，且晶

4、體形態(tài)完整，隨著磁性納米顆粒的增加電導率減小，飽和磁強度增大。通過矢量網(wǎng)絡分析儀對微波吸收性能進行了研究發(fā)現(xiàn)，單純的PANI在3mm時擁有最小吸收，為-3.6dB，CoFe2O4在3mm下的最小反射率僅為-0.66dB，NiFe2O4在3mm下最小反射率為-1.7dB，且低吸收的頻帶均較窄，而在加入了磁性納米顆粒后，PANI/CoFe2O4的最小吸收可以達到-6.8dB，頻帶變寬；PANI/NiFe2O4最小吸收可以達到-10.8dB，

5、且小于-6dB的頻率范圍可以達到3.2GHz，較單純的PANI和磁性納米顆粒均有很大的增強。
　　本文還同時在IL環(huán)境下制備了Fe3O4磁性納米顆粒，并通過一步合成制備得到了PANI/Fe3O4電磁復合材料，在此基礎上通過在 Fe3O4的制備過程中加入凹凸棒（ATP），制備得到了PANI/Fe3O4/ATP三元復合材料。通過TEM分析發(fā)現(xiàn)，能夠形成一種PANI完美包覆 Fe3O4，且Fe3O4附著在ATP上的理想結構。通過四探針電

6、導率儀和振動樣品磁強計對電性能和磁性能的研究發(fā)現(xiàn)：ATP的加入能夠增加材料的電導率，但是由于ATP沒有磁性，飽和磁強度有所減小。對材料的微波吸收性能研究發(fā)現(xiàn)：ATP的加入使得原來PANI/Fe3O4的最小反射率從-3.5dB減小到-7.68dB，效果顯著。
　　本文的創(chuàng)新在于，引入離子液體這一綠色有機溶劑，利用其優(yōu)良的分散性將磁性納米顆粒分散均勻，且 IL的存在能夠提高復合材料的電導率。并利用ATP這一廉價易得的粘土材料，制備了一