基于聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及其电磁波吸收性能研究

摘要

为满足电磁波吸收材料轻质、宽频、厚度薄、吸收强的要求，本论文基于聚苯胺/石墨烯复合材料，并引入磁性金属镍(Ni)，制备了聚苯胺/氧化石墨烯(PANI/GO)、聚苯胺/石墨烯（PANI/RGO）、镍/石墨烯(Ni/RGO)及聚苯胺/镍/石墨烯(PANI/Ni/RGO)多元复合型吸波材料，研究了复合材料的电磁波吸收性能。 (1)通过原位聚合法制备了PANI/GO和PANI/RGO复合材料，大量PANI纤维负载在GO和RGO片层表面，并填充在片层之间。通过调节苯胺、RGO和掺杂酸的用量，以及复合物在石蜡基体中的填充量，可以有效调控材料的形貌结构和电磁参数，改善材料的吸波性能。当PANI/GO复合物填充量增加至为50％时，样品对中、低频段电磁波的吸收强度增加。PANI/GO和PANI/RGO复合材料显示出轻质宽频的吸波效果。 (2)通过溶剂热法原位还原合成Ni/RGO复合材料，RGO片层两侧均匀负载着大量镍微球，镍的颗粒尺寸可以通过调节初始镍盐浓度来控制。Ni/RGO复合材料对于电磁波吸收具有厚度薄、吸收能力强的特点，当NG-1的厚度为1.2mm时，对电磁波的最大吸收为-31.4dB，对应的有效吸波频段为13.3～16.0GHz。调节初始镍盐的浓度，能够实现材料在不同厚度下对于不同频段电磁波的有效吸收。 (3)通过溶剂热法制备出Ni/RGO二元复合物后，采用原位聚合法在Ni和RGO材料表面生成聚苯胺覆盖层，制备了三元夹层结构的PANI/Ni/RGO复合材料。改变原料的用量和吸波剂在测试基体中的填充量，能够有效调节材料的电磁参数和吸波性能。当复合物填充量为30％时，样品对于高频电磁波具有较强的吸收能力，吸波剂的填充量增加至50％，材料对不同频段电磁波展现出多重吸收峰。多元复合材料中多重损耗机制互补，有利于拓宽吸波频带，增强电磁波吸收。

目录

声明

摘要

图表目录

1绪论

1．1课题研究背景

1．2吸波材料设计原理

1．3吸波材料的分类

1．4常用吸波材料的研究进展

1．4．1铁氧体类吸波材料

1．4．2磁性金属类吸波材料

1．4．3碳系吸波材料

1．4．4陶瓷及半导体类吸波材料

1．4．5导电高分子类吸波材料

1．5本课题主要研究内容

2聚苯胺／石墨烯复合材料的制备及吸波性能研究

2．1引言

2．2实验部分

2．2．1实验试剂与仪器

2．2．2实验样品的制备

2．2．3样品的测试与表征方法

2．3聚苯胺／氧化石墨烯复合材料的表征和吸波性能研究

2．3．1聚苯胺／氧化石墨烯复合材料的形成机理和形貌分析

2．3．2聚苯胺／氧化石墨烯复合材料的结构分析

2．3．3聚苯胺／氧化石墨烯复合材料的电磁参数和吸波性能分析

2．4聚苯胺／石墨烯复合材料的表征和吸波性能研究

2．4．1聚苯胺／石墨烯复合材料的形成机理和形貌分析

2．4．2聚苯胺／石墨烯复合材料的结构分析

2．4．3聚苯胺／石墨烯复合材料的电磁参数和吸波性能分析

2．5本章小结

3镍／石墨烯复合材料的制各及吸波性能研究

3．1引言

3．2实验部分

3．2．1实验试剂与仪器

3．2．2实验样品的制备

3．2．3样品的测试与表征方法

3．3镍／石墨烯复合材料的表征和吸波性能研究

3．3．1镍／石墨烯复合材料的形成机理和形貌分析

3．3．2镍／石墨烯复合材料的结构分析

3．3．2镍／石墨烯复合材料的磁性能分析

3．3．3镍／石墨烯复合材料的吸波性能和电磁参数分析

3．4本章小结

4 聚苯胺／镍／石墨烯复合材料的制备及吸波性能研究

4．1引言

4．2实验部分

4．2．1实验试剂与仪器

4．2．2实验样品的制备

4．2．3样品的测试与表征方法

4．3聚苯胺／镍／石墨烯复合材料的表征和吸波性能研究

4．3．2聚苯胺／镍／石墨烯复合材料的结构分析

4．3．2聚苯胺／镍／石墨烯复合材料的磁性能分析

4．3．2聚苯胺／镍／墨烯复合材料的电磁参数和吸波性能分析

4．4本章小结

5全文总结与展望

5．1全文总结

5．2主要创新点

5．3工作展望

致谢

参考文献

附录