聚苯胺吸波材料的研究进展

概述了近几年掺杂聚苯胺、聚苯胺/无机、聚苯胺/有机及聚苯胺微管微波吸收材料的制备方法及其研究情况,并展望了聚苯胺作为新型微波吸收材料的应用、发展前景。

聚苯胺/Fe_3O_4复合吸波材料的制备及表征

用原位聚合法合成了聚苯胺/Fe3O4(PANI/Fe3O4)复合材料,合成产物为以Fe3O4为核,聚苯胺为壳的球状微粒。采用FT-IR、XRD、XPS、TEM等方法对PANI/Fe3O4进行了结构表征。以矩形波导法测定了PANI/Fe3O4在9.3GHz微波环境中的性能。结果表明,改变Fe3O4含量可以调节复合材料的电磁参数。当Fe3O4质量分数为10%时,复合材料介电损耗tgδε=1.87、磁损耗tgδμ=0.035,达到最大微波损耗7.641(-dB),具有良好的吸波性能。

聚苯胺与Si/C/N复合粉体的制备及其微波介电特性

用原位合成法在Si/C/N纳米粉表面包覆聚苯胺,制备出聚苯胺与Si/C/N复合材料,复合粉体近似球形,粒径为1～3μm。研究了聚苯胺与Si/C/N复合粉在8.2～12.4GHz的微波介电特性,与纳米Si/C/N相比,聚苯胺与Si/C/N复合粉体的ε′、ε″和tanδ有所增加,ε′在5.16～5.88范围内波动,ε″的变化范围为1.96～2.53,介电损耗角正切值达到了0.43,具有较好的微波介电特性。在8～12.4GHz范围内随频率的增加,聚苯胺与Si/C/N复合粉体的ε′、ε″和tanδ值均出现频响效应,是较为理想的微波吸收材料。

纳米聚苯胺-镀镍碳纤维复合材料屏蔽/吸波性能

以T300碳纤维经超声波化学镀镍制成的导电镀镍碳纤维作为电磁屏蔽体,以在丁醇/水溶液体系中采用界面聚合法制备的纳米结构聚苯胺为吸波体,与环氧乙烯基酯树脂复合,制得兼具电磁屏蔽与吸波功能的电磁防护碳纤维复合材料,研究了它的力学性能、电磁屏蔽性能、吸波性能、微观形貌等。结果表明:控制碳纤维化学镀镍的施镀时间、纳米结构聚苯胺的用量,可得到具有良好力学性能、电磁屏蔽性能、吸波性能的电磁防护碳纤维复合材料。当化学镀镍的施镀时间为20 min、纳米结构聚苯胺的用量为3.5wt%时,复合材料的拉伸强度为894.3 MPa,屏蔽效能为43~72 d B(10 k Hz^4 GHz),在10.77~18 GHz范围内,反射率≤-10 d B,峰值-23.2 d B(13.62 GHz)。

NiFe_2O_4/PANI复合吸波材料制备与表征

采用高分子凝胶法制备了尖晶石型镍铁氧体,考察煅烧温度对粉体性能的影响,并以苯胺为单体超声乳液聚合制备了不同质量含量的镍铁氧体/聚苯胺复合吸波材料。实验结果表明干凝胶在500℃下煅烧能形成均匀纯净的尖晶石型Ni Fe2O4;红外光谱显示金属一氧离子(M-O)键的特征吸收峰随煅烧温度的增加有蓝移倾向。镍铁氧体/聚苯胺复合粉体的红外光谱测试发现其中N原子与Fe原子形成配位键的电子效应使聚苯胺各个吸收峰都发生红移,当镍铁氧体的质量含量为15%时,红移最大,复合材料最均匀。

Li_(0.35)Zn_(0.3)Fe_(2.35)O_4/PANI树枝状复合吸波材料的制备与表征

通过溶胶凝胶法制备了尖晶石型锂锌铁氧体（Li0．35Zn0．3Fe2.35O4），并采用界面聚合法制备了不同质子酸掺杂的锂锌铁氧体／聚苯胺（Li0．35Zn0．3Fe2.35O4／PANI）树枝状复合吸波材料。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射法（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和矢量网络分析（VNA）等现代分析技术对其化学组成、微观形貌、电磁性能、吸波性能进行了表征。结果表明：PANI纤维在Li035Zno3Fe23504表面按树枝状生长机制进行接枝聚合。以盐酸（HCl）掺杂制备的Li0．35Zn0．3Fe2.35O4,dPANI树枝状复合吸波材料中PANI纤维长径比最大（直径为75～90nm，长度为710～800nm），反射损耗小于-10dB的频宽可达到4．1GHz，分别在频率为3．9和15.8GHz时，其反射损耗峰值分别为-20．5和-33．1dB，具有良好的吸波性能。

聚苯胺-钴铬锌铁氧体复合材料的微波吸收性能和磁性能

用聚丙烯酰胺凝胶法和原位聚合法分别制备了钴铬锌铁氧体(Co0.7Cr0.1Zn0.2Fe2O4)和聚苯胺-钴铬锌铁氧体复合材料(PANI-Co0.7Cr0.1Zn0.2Fe2O4),用XRD和FT-IR对材料的结构进行了表征。结果表明,制备的Co0.7Cr0.1Zn0.2Fe2O4铁氧体为尖晶石结构,少量Cr3+离子替代了铁氧体八面体位置上的Co2+离子,导致铁氧体的晶格常数从0.8409 nm减小到0.8377 nm。用振动样品磁强计(VSM)测量了材料的磁性能,结果表明,PANI-Co0.7Cr0.1Zn0.2Fe2O4复合材料的饱和磁化强度(Ms)、剩余磁化强度(Mr)和矫顽力(Hc)分别为8.80 emu/g、14 emu/g和37.22 k A/m,小于铁氧体的相应数值;用波导法研究了PANICo0.7Cr0.1Zn0.2Fe2O4复合材料的微波吸收性能,在5-20 GHz频率范围内14.1 GHz和17.9 GHz处出现两个极大反射损耗,分别为-13.17 d B和-15.36 d B,大于铁氧体的反射损耗。