学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

聚苯胺/铁氧体纳米复合材料的制备及吸波性能

作　者: 王翠平
导　师: 沈玉华；谢安建
学　校: 安徽大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 高分子/无机复合纳米材料 PANI/铁氧体 微波吸收性能 水凝胶
分类号: TB332
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
下　载: 7次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


信息时代造成的电磁污染日趋严重,严重地影响着电子设备的正常运行,也严重干扰着雷达、广播、卫星数字信号等的传输,因而电磁污染问题越来越引起世界各国的共同关注。研究和开发新型的低成本、高吸收和宽频段电磁波吸收材料已成为材料领域的重要研究方向之一。高分子/无机复合材料因其具有新颖的电学性能、光学性能、磁学性能以及轻质价廉等特性,成为研究的热点。聚苯胺(PANI)是最有前景的导电高分子之一,它的合成方法简单、原料易得、化学稳定性好、具有很好导电性,把它和铁氧体纳米材料复合可以得到一类性能独特、兼具高聚物和铁氧体无机材料共同优点的功能材料。结合目前高分子/无机复合材料以及石墨烯在微波吸收和电磁屏蔽领域的应用优势,我们制备了不同形貌、不同维数的的PANI/铁氧体纳米复合物,包括一维的PANI/镍锌铁氧体(NZFO)复合纳米棒,二维PANI/NZFO和PANI/’锶铁氧体(SrFO)/氧化石墨烯(GO)纳米片、三维多孔结构还原氧化石墨烯(rGO)/SrFO复合水凝胶,并研究了它们的微波吸收性能。具体研究内容如下：1.利用两步法成功地制备了PANI/NZFO片状纳米复合物。首先用超声辅助氧化聚合的方法合成了PANI纳米片,然后以此为模板,在水热条件下诱导PANI/NZFO复合纳米片的形成。研究发现,尺寸大小约为18nm左右的NZFO颗粒覆盖在PANI纳米片表面,这主要是由于PANII的氮原子与NZFO中的金属离子(铁、镍或锌离子)配位作用的结果。复合物纳米片的微波吸收性能相对于单一铁氧体或者PANI、片均有明显提高,该类复合物在微波吸收材料领域有潜在的应用前景。2.首次将超声和外磁场引导相结合,原位聚合法成功制备了新颖的一维PANI/NZFO杂化纳米棒。所制备纳米棒具有均匀的形貌、可调的磁性能,较高的比饱和磁化强度和矫顽力。电磁性能测试表明,杂化纳米棒比纯的NZFO具有更高的反射损耗和更宽的微波吸收带。当NZFO含量为59%、涂层厚度为2mm时,在6.2GHz处复合纳米棒存在微波最大反射损耗(RL),达到-27.5dB；最大吸收带宽(RL≤10dB)为8.1GHz。我们还进一步探讨了杂化纳米棒的吸波机理。3.以GO片为软模板,利用原位聚合的方法合成了PANI/SrFO/GO复合纳米片。SrFO纳米颗粒均匀分布在GO片上,形成粘附层结构。我们初步探讨了这种结构的形成机理,认为PANI、SrFO颗粒与GO片之间既有配位作用,又有氢键和π-π相互作用。产物的微波性能测试表明,当原材料中苯胺、GO和SrFO的质量比分别是10：5：5和10：5：10时,对应的产物PANI/SrFO/GO-1和PANI/SrFO/GO-2都具有优异的电磁波损耗性能,分别在9.1和6.4GHz处达最大吸收值37dB左右,在2-18GHz频段内-10dB带宽都超过10GHz。4.利用石墨烯片之间的疏水作用和π-π堆积作用,水热还原制备了三维多孔结构的rGO/SrFO复合水凝胶。结果显示,随着SrFO含量的增加,rGO/SrFO复合水凝胶吸波性能呈现明显增强趋势。当原材料GO和SrFO的质量比为10:4时,lmm厚度下,在3GHz处RL达到最大值-51dB；低于-10dB的损耗带宽达到10.5GHz。这说明了我们所制备的三维rGO/SrFeO复合水凝胶具有非常优异的微波吸收性能,这可能是由于凝胶的孔隙类似于一个微波谐振腔,微波在孔隙形成共振而减少反射率。这为设计和组装新型三维多孔、轻质、高强度、宽频段微波吸收材料提供了启示。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-8
目录  8-12
第一章 绪论  12-48
  1.1 电磁波吸收材料简介  12-14
    1.1.1 磁损耗吸波材料  12-13
    1.1.2 介电损耗吸波材料  13
    1.1.3 复损耗新型吸波材料  13-14
  1.2 高分子/无机复合材料的制备及研究进展  14-20
    1.2.1 吸附法  14-15
    1.2.2 模板法  15
    1.2.3 自组装法  15-16
    1.2.4 静电纺丝法  16-20
  1.3 聚苯胺/无机复合材料的制备方法研究进展  20-26
    1.3.1 聚苯胺/无机复合低维材料的研究进展  21
    1.3.2 纺丝法制备聚苯胺复合纤维  21-22
    1.3.3 后处理法制备聚苯胺有机复合纤维  22
    1.3.4 自组装法制备聚苯胺复合纳米棒  22-23
    1.3.5 电化学沉积法制备复合纳米涂层  23
    1.3.6 抽滤法制备聚苯胺复合薄膜  23-24
    1.3.7 旋涂法制备聚苯胺复合纳米薄膜  24-25
    1.3.8 共混浇注法制备聚苯胺复合薄膜  25-26
    1.3.9 模板法制备聚苯胺复合薄膜  26
  1.4 聚苯胺/无机或有机复合物的种类及研究进展  26-29
    1.4.1 聚苯胺与金属纳米粒子复合  26-27
    1.4.2 聚苯胺与无机纳米棒复合  27
    1.4.3 聚苯胺与聚合物纤维复合  27
    1.4.4 聚苯胺碳纳米管复合材料  27-28
    1.4.5 聚苯胺与陶瓷材料复合  28
    1.4.6 含聚苯胺复合导电纤维  28-29
  1.5 聚苯胺/无机复合纳米材料的应用  29-34
    1.5.1 气体传感器  30-31
    1.5.2 包覆静电材料  31
    1.5.3 有机太阳能电池和二次电池  31-32
    1.5.4 电致变色显示器  32
    1.5.5 发光二极管  32
    1.5.6 阳极钝化和防腐材料  32-33
    1.5.7 气体分离膜  33-34
    1.5.8 微波吸波材料  34
  1.6 聚苯胺/铁氧体复合材料的研究进展  34-35
  1.7 本论文的选题及设计思想  35-36
  参考文献  36-48
第二章 PANI/NiZn铁氧体复合纳米片的制备与吸波性能研究  48-60
  2.1 引言  48-49
  2.2 实验部分  49-50
    2.2.1 仪器与药品  49
    2.2.2 PANI纳米片的制备  49
    2.2.3 PANI/NZFO复合纳米材料的制备  49
    2.2.4 测试仪器  49-50
    2.2.5 微波吸收性能测试  50
  2.3 结果与讨论  50-56
    2.3.1 样品的形貌  50-51
    2.3.2 样品的XRD分析  51-52
    2.3.3 红外光谱分析(FTIR)  52-53
    2.3.4 紫外-可见光谱分析(UV-Vis)  53
    2.3.5 复合材料的热失重分析  53-54
    2.3.6 复合材料的磁性能  54-55
    2.3.7 微波吸收性能研究  55-56
  2.4 本章小结  56
  参考文献  56-60
第三章 PANI/NZFO杂化结构纳米棒的制备及微波吸收性能  60-77
  3.1 引言  60
  3.2 实验部分  60-62
    3.2.1 仪器与药品  60-61
    3.2.2 NZFO的制备  61
    3.2.3 PANI/NZFO复合材料的制备  61
    3.2.4 测试仪器  61-62
    3.2.5 电磁参数测试  62
  3.3 结果与讨论  62-72
    3.3.1 复合产物的形貌、成分与结构分析  62-65
    3.3.2 FTIR和Uv-vis分析  65-66
    3.3.3 杂化纳米棒的生长过程及形成机理  66-68
    3.3.4 TGA曲线  68-69
    3.3.5 磁性分析  69-70
    3.3.6 复合纳米棒的电磁参数和吸波性能研究  70-72
  3.4 本章小结  72-73
  参考文献  73-77
第四章 聚苯胺/锶铁氧体/氧化石墨稀复合纳米片的制备及电磁特性研究  77-91
  4.1 引言  77-78
  4.2 实验部分  78-79
    4.2.1 锶铁氧体的制备  78
    4.2.2 PANI/SrFO/GO复合材料的制备  78
    4.2.3 测试仪器  78-79
    4.2.4 电磁参数测量  79
  4.3 结果与讨论  79-87
    4.3.1 复合物的形貌、结构和成分  79-81
    4.3.2 Raman光谱与FTIR光谱分析  81-83
    4.3.3 复合物的形成机理  83-85
    4.3.4 微波吸收性能分析  85-87
  4.4 本章小结  87
  参考文献  87-91
第五章 石墨烯/锶铁氧体复合水凝胶的制备及吸波性能研究  91-104
  5.1 引言  91
  5.2 实验部分  91-93
    5.2.1 主要实验试剂  92
    5.2.2 GO的制备  92
    5.2.3 SrFO的制备  92
    5.2.4 rGO/SrFO水凝胶的制备  92-93
    5.2.5 测试仪器  93
  5.3 结果与讨论  93-100
    5.3.1 XRD图谱分析  93-95
    5.3.2 拉曼光谱图分析  95
    5.3.3 复合物的形貌  95-96
    5.3.4 红外谱图分析  96-97
    5.3.5 微波吸收性能分析  97-100
  5.4 本章小结  100
  参考文献  100-104
致谢  104-105
攻读学位期间发表论文  105

相似论文

  1. 壳聚糖基温敏性复合水凝胶的制备及性能研究,R943
  2. 牛血清蛋白和鱼精蛋白从NOCC/海藻酸盐水凝胶中的释放：两种不同等电点的生物分子的对照试验,R943
  3. 温敏型生物降解水凝胶载体防龋基因疫苗不同途径免疫SD大鼠的实验研究,R392
  4. mPEG/CS温敏性水凝胶的制备及性能研究,R318.08
  5. 氟比洛芬—壳聚糖原位水凝胶的制备及用于大鼠切口镇痛的效果,R614
  6. 水溶性壳聚糖水凝胶在组织工程和药物释放中的应用,R943
  7. 增溶辅料对黄酮类药物的热性质影响研究,TQ463
  8. 基于超分子自组装的光控药物释放体系的设计与合成,TQ460.1
  9. 琥珀酸美托洛尔缓释片的研究,TQ461
  10. MMP-2敏感型聚乙二醇水凝胶联合去细胞瓣制备复合支架的实验研究,R318.08
  11. 超分子水凝胶胶客体分子荧光增敏的研究,O648.17
  12. 磁性纳米复合水凝胶的制备及其性能研究,TB383.1
  13. 扇型—线型聚赖氨酸共聚物的合成、自组装及其水凝胶的构筑,O631.3
  14. 聚丙烯酰胺类功能性水凝胶的制备与性能研究,TB383.1
  15. 树枝状和发散状温度敏感水凝胶的制备与性能研究,O631.3
  16. 可注射的温敏性水凝胶用于盐酸阿霉素缓释载体的研究,TQ465
  17. 温敏可注射性水凝胶抗兔术后腹腔粘连的实验研究,R318.08
  18. 透湿度可控的形状记忆聚合物的合成及其在织物上的应用,TS195.2
  19. BaFe_(12-x)(Ni_(0.5)Cu_(0.5)Zr)_(x/2)O_(19)铁氧体的制备及吸波性能研究,TM277
  20. 骨形态发生蛋白2活性肽在体内体外诱导成骨的实验研究,R683
  21. 分子印迹水凝胶微球及药物释放行为研究,TQ460.1

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
© 2012 www.xueweilunwen.com