铁氧体/聚苯胺（石墨烯）复合材料的制备及微波吸收性能研究

摘要

随着电子科技的发展，电磁污问题越来越严重，因而研究和开发新型低成本，强吸收的吸波材料得到了关注。单一吸波材料难以满足现阶段对薄、轻、宽、强等要求，而将导电高分子与无机纳米材料复合则可以有效提高综合性能。
　　本论文首先制备了掺杂铁氧体，再与聚苯胺（或还原氧化石墨烯）复合得到纳米复合吸波材料。用XRD、SEM、TEM和FT-IR等仪器表征了样品的形貌和结构;用矢量网络分析仪测试了样品在2-18 GHz频段内的微波吸收参数。内容和结果如下:
　　(1)以Ni(NO3)2·6H2O、Fe(N03)3·9H2O、Zn(NO3)2·6H2O为原料，水热法制备了NixZn1-xFe2O4铁氧体纳米颗粒，再与苯胺通过乳液聚合合成了NixZn1-xFe2O4/PANI纳米复合材料。研究了Ni含量、复合比例对复合材料性能的影响。结果表明:随着Ni离子含量的增加，样品的晶格常数、粒径和饱和磁化强度Ms随之增大;铁氧体颗粒成功负载在PANI高分子链上，且均匀分散性良好;当x=0.7，铁氧体与苯胺质量比为1∶2时，复合材料的微波吸收性能达到最佳， Ni0.7Zn0.3Fe2O4/PANI纳米复合材料在涂层厚度为1.5 mm，17.73 GHz处最小反射损失达到了-40.21 dB。
　　(2)以Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Zn(NO3)2·6H2O、氧化石墨烯(GO)为原料，水热法制备了RGO/Ni0.7Zn0.3Fe2O4（RN）复合材料，再与苯胺通过原位聚合制备了RGO/Ni0.7Zn0.3Fe2O4/PANI(RNP)三元复合材料。研究了复合比例对材料吸波性能的影响。结果表明:复合后的材料微波吸收性能有较大改善，其中RN含量为30％的RNP复合材料，在厚度3-5 mm时都大于-10 dB，在4.5-5mm范围内大于-20 dB且在低频和高频分别有一个吸收峰，最小反射损失在厚度为5mm的17.34 GHz处达到了-35.31 dB，在低频有效吸收带宽达到了2.80GHz(4.20-7.00 GHz)。
　　(3)以Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Zn(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O为原料，水热法制备了Ni0.4Co0.2Zn0.4Fe2O4铁氧体纳米颗粒，再与苯胺通过原位聚合法制备Ni0.4Co0.2Zn0.4Fe2O4/PANI纳米复合材料。考察了复合材料中铁氧体含量对复合材料微波吸收性能的影响。结果表明:制备了以PANI为壳，以铁氧体为核的复合材料;随着铁氧体含量的增加，材料的饱和磁化强度随之增大，电导率和微波吸收性能均先增大后减小，当铁氧体颗粒占复合材料质量比重的20％时，复合材料涂层厚度为2mm，反射损失值小于-10 dB的频带宽度达到了4.91GHz(11.22-16.13 GHz)，最小反射损失值也达到了-25.24 dB。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 微波吸收材料的吸波机理

1．3 微波吸收材料研究进展

1．3．1 铁氧体的研究现状

1．3．2 聚苯胺的研究现状

1．4 导电高分子／无机复合材料的研究进展

1．4．1 导电高分子／无机复合材料的制备方法

1．5 本课题的研究目的、内容和创新点

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

1．5．3 创新点

第二章 NixZn1-xFe2O4／PANI复合材料的制备及微波吸收性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品及仪器

2．2．2 样品的制备

2．3 测试与表征

2．3．1 X-射线衍射表征

2．3．2 红外光谱(FT-IR)

2．3．3 样品的形貌与元素分析

2．3．4 电导率的测定

2．3．5 磁性能的测定

2．3．6 微波吸收性能测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 样品的物相结构分析

2．4．2 样品形貌与元素分析

2．4．3 复合比例对电导率的影响

2．4．4 样品的磁性能分析

2．4．5 复合材料的电磁参数和微波吸收性能分析

2．5 本章小结

第三章 RGO／Ni0．7Zn0．3Fe2O4／PANI复合材料的制备及微波吸收性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品及仪器

3．2．2 样品的制备

3．3 测试与表征

3．3．1 拉曼光谱分析

3．3．2 X射线光电子能谱(XPS)

3．4 结果与讨论

3．4．1 样品的物相结构分析

3．4．2 样品的拉曼光谱分析

3．4．3 材料的形貌分析

3．4．4 复合材料的XPS分析

3．4．5 样品的磁性能分析

3．4．6 样品的电磁参数和微波吸收性能分析

3．5 本章小结

第四章 Ni0．4Co0．2Zn0．4Fe2O4／PANI复合材料的制备及微波吸性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验药品及仪器

4．2．2 样品的制备

4．3 测试与表征

4．4 结果与讨论

4．4．1 样品物相结构分析

4．4．2 样品形貌分析

4．4．3 材料的XPS分析

4．4．4 样品电导率分析

4．4．5 样品的磁性能分析

4．4．6 材料的电磁参数和微波吸收性能分析

4．5 小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果