聚吡咯及其复合物红外辐射及微波反射性质研究

摘要

红外能量辐射控制在衣物保暖、建筑节能以及军事隐身等领域都有着十分重要的意义。而微波反射控制作为最先用于现代化隐身领域的技术，其在电磁屏蔽、劳动保护等方面也都有着很重要的作用。金属材料（尤其是银）虽然有着很低的红外发射率，但是它们在重量、价格以及微波电磁波段兼容方面的缺点也十分明显。作为使用范围最广阔的一种导电聚合物，聚吡咯由于其合成简便、原料价格低廉、环境稳定性好以及性质容易调节等优点而受到广泛关注，被大量的用于电极材料以及生物领域，同时掺杂后的聚吡咯具有较宽的红外反射率范围同时微波性能良好，因此可以用作红外辐射以及微波控制材料。本文以聚吡咯为主体材料，制备了不同掺杂剂和氧化剂的聚吡咯材料，聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料和聚吡咯/碳纤维复合材料，重点讨论了上述几种材料在红外辐射控制以及电磁参数方面的性能。主要研究内容如下:
　　1、通过使用不同表面活性剂对聚吡咯进行掺杂，改变氧化剂的种类利用原位聚合法来制备掺杂聚吡咯材料。研究了不同表面活性剂、氧化剂对聚吡咯材料的导电特性，红外发射率以及电磁参数的影响，探索了掺杂剂对红外发射率和微波特性的相互作用规律。
　　2、利用十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂还分散多壁碳纳米管，进而通过原位复合法制备不同碳纳米管含量的聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料。研究了当碳纳米管含量改变时，材料的红外发射率的变化以及微波电磁参数的变化并分析其原因，证明了可以通过将聚吡咯同多壁碳纳米管复合来制备红外和微波兼容的材料。
　　3、将聚吡咯同导电碳纤维进行复合，通过原位复合法在碳纤维的表面包覆一层掺杂聚吡咯，研究了复合材料的发射率以及在外界温度改变时自身红外辐射能量的变化过程，证明了将低发射率材料同碳纤维相结合是在变温时控制红外辐射的有效途径，同时也研究了复合材料的电磁特性，找到了可以在微波和红外特性相互兼容时碳纤维的含量。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 聚吡咯简介

1．1．1 聚吡咯的研究历史与现状

1．1．2 聚吡咯的结构、掺杂与聚合

1．1．3 聚吡咯的合成

1．1．4 聚吡咯的复合物及合成

1．1．5 聚吡咯的应用

1．2 红外辐射控制原理及实现

1．2．1 影响红外辐射的因素

1．2．2 吸收率、反射率、透射率

1．2．3 光强反射率的计算

1．2．4 色散关系及高反射率的实现

1．2．5 常见的低红外发射率材料

1．3 微波控制原理与实现

1．3．1 微波材料的吸波机理

1．3．2 材料吸收电磁波的基本规律

1．3．3 常见的一些吸波材料

1．4 导电聚吡咯在控制红外辐射和微波吸收领域内的应用

1．4．1 聚吡咯作为控制红外辐射以及微波吸收材料的研究历史

1．4．2 聚吡咯作为控制红外辐射和微波吸收材料的优点和目前的不足

1．5 本文的选题意义及研究内容

第二章 不同掺杂剂聚吡咯的制备及红外辐射和微波性能

2．1 掺杂聚吡咯的制备

2．1．1 实验原料及所用仪器

2．1．2 制备工艺

2．1．3 测试方法

2．2 掺杂聚吡咯的形貌、结构特征及导电性

2．2．1 形貌分析

2．2．2 导电性分析

2．3 掺杂聚吡咯的红外辐射性质

2．3．1 傅里叶红外发射率测试

2．3．2 不同温度下掺杂聚吡咯的红外辐射特性

2．4 不同掺杂剂下聚吡咯样品的微波吸收特性

2．5 本章小结

第三章 聚吡咯／多壁碳纳米管复合物的制备以及红外辐射和微波吸收性质

3．1 聚吡咯／多壁碳纳米管复合物的制备

3．1．1 实验原料及所用仪器

3．1．2 制备工艺

3．1．3 测试方法

3．2 聚吡咯／多壁碳纳米管复合物的形貌、结构

3．2．1 形貌分析

3．2．2 X射线衍射(XRD)分析

3．2．3 聚吡咯／多壁碳纳米管复合物的导电性分析

3．3 聚吡咯／多壁碳纳米管复合物的红外辐射和微波性质

3．3．1 红外辐射特性

3．3．2 微波吸收特性

3．4 本章小结

第四章 聚吡咯／碳纤维复合物的制备以及红外辐射和微波吸收性质

4．1 聚吡咯／碳纤维复合物的制备

4．1．1 实验原料及所用仪器

4．1．2 制备工艺

4．1．3 测试方法

4．2 聚吡咯／碳纤维复合物的形貌、结构和热稳定性

4．2．1 形貌分析

4．2．2 热失重(TG)分析

4．2．3 聚吡咯／碳纤维复合物的导电性分析

4．3 聚吡咯／多壁碳纳米管复合物的红外辐射和微波性质

4．3．1 红外辐射特性

4．3．2 微波吸收特性

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

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