手性聚苯胺/锂锌铁氧体复合材料的制备及电磁性能研究

摘要

吸波材料在通信、军事隐身技术、电磁屏蔽、电磁辐射防护等领域具有广阔的应用前景。理想的吸波材料需要具备“厚度薄、密度小、频带宽、吸收强”的特点，单一的吸波材料难以满足上述要求，将不同类型的材料复合是提高吸波材料综合性能的有效手段。手性聚苯胺(PANI)/铁氧体复合吸波材料兼具电损耗和磁损耗，且密度小、电磁参数可调、吸收频带宽、吸收强度高，具有重要研究意义。
　　本文在综述国内外文献及开展相关调研的基础上，确定了具体的研究目标和方案并开展了以下研究工作。首先，以樟脑磺酸(D-CSA)为掺杂剂，合成了手性PANI并研究了酸浓度对其微观形貌、手性性能、电导率和吸波性能的影响。结果表明：手性PANI的手性特征随着D-CSA浓度的增大而增强。当D-CSA浓度为0.6 mol/L时，手性PANI具有明显的纤维状结构，平均长度和直径分别为700 nm和100 nm；其电导率达到最大值1.21 S/cm且吸波性能最优，即当厚度为1.4 mm时，反射损耗值在16.5 GHz处达到最小值-15.5 dB，有效带宽(RL<-10 dB)为3.8 GHz(14.2~18 GHz)。其次，在合成锂锌铁氧体(LZFO)并用硅烷偶联剂(APTS)对其改性的基础上，采用界面聚合法制备了手性 PANI/APTS/LZFO复合吸波材料，研究了苯胺与 LZFO质量比(mA/mF)对复合材料微观形貌、化学结构、热稳定性以及吸波性能的影响。结果表明：手性PANI以纤维状的形式接枝在LZFO表面，二者之间存在化学相互作用；复合材料的热稳定性明显高于手性PANI且随着LZFO含量的增大而提高；当mA/mF值为1:1且厚度为2.5 mm时，复合材料有效带宽(RL<-10 dB)最大，为5.8 GHz(4.5~10.3 GHz)，反射损耗最小值达-41.5 dB；当mA/mF值为1:4且厚度为3.5 mm时，复合材料反射损耗值最小，为-57.5 dB，有效带宽(RL<-10 dB)为3.8 GHz(8.5~12.3 GHz)。最后，对手性PANI/APTS/LZFO复合材料的吸波机理进行了分析，其优异的吸波性能与阻抗匹配、界面极化、徳拜弛豫、磁共振损耗和手性 PANI中电磁波的交叉极化有关，是一种具有潜在应用价值的吸波材料。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 吸波材料概述

1.2 吸波材料的研究进展

1.3 手性聚苯胺/铁氧体复合材料

1.4 本文的研究目的及内容

第二章 试验材料、仪器及方法

2.1 总体研究方案

2.2 实验原料、试剂及仪器

2.3 制备方法

2.4测试与表征

第三章 手性PANI的制备及性能研究

3.1 手性PANI的制备

3.2 手性PANI的结构表征与形貌分析

3.3 手性PANI手性性能分析

3.4 手性PANI电磁性能分析

3.5 本章小结

第四章 手性PANI/APTS/LZFO复合材料的制备及性能研究

4.1 手性PANI/APTS/LZFO复合材料的制备

4.2 手性PANI/APTS/LZFO复合材料的结构表征与形貌分析

4.3 手性PANI/APTS/LZFO手性性能分析

4.4 手性PANI/APTS/LZFO复合材料的热失重分析

4.5 手性PANI/APTS/LZFO复合材料的电磁性能分析

4.6 手性PANI/APTS/LZFO复合材料的吸波机理分析

4.7 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文