聚苯胺复合材料的研究进展及其应用

复合改性技术能够有力的优化聚苯胺的性能,提高聚苯胺材料实际应用的价值.综述了聚苯胺/无机复合材料、聚苯胺/聚合物复合材料的研究进展,针对聚苯胺复合材料在金属防腐、传感器、电磁屏蔽等领域的应用情况进行了介绍.     

导电聚苯胺/ 羰基铁粉复合吸波材料

借助导电聚合物和软磁金属良好的电磁波吸收特性, 制备了导电聚苯胺/ 羰基铁粉复合材料。实验中把导电聚苯胺与羰基铁粉以2∶8 的比例制成复合粉, 然后再将复合粉与聚脲粘和剂以2∶8 的比例混合成吸波涂料。检测结果显示, 当聚苯胺电导率为10 -2 S/ cm、羰基铁粉平均颗粒尺寸为1～2μm, 在2～12 GHz 的频段范围可获得优于- 10 dB 的吸波性能。分析表明, 这类材料有望发展成宽频、强吸收、可人为设计特殊频段的优良吸波材料。     

原位聚合法制备铁氧体/聚苯胺吸波复合材料的研究进展

电磁污染已成为继空气污染、水污染和噪声污染之后的第四大污染, 吸波材料因其吸收和衰减特性, 可以作为解决电磁污染的有效手段。聚苯胺(PANI)作为一种电阻损耗型吸波材料, 可以满足吸波材料"厚度薄"、"质量轻"的发展理念, 但由于阻抗匹配度差, 吸波性能并不理想。铁氧体作为一类传统的磁损耗型吸波材料, 因其密度较高使其适用范围受到限制。高密度的铁氧体与低密度的聚苯胺复合制备的吸波材料, 不仅可以调整复合材料的密度, 而且还能改善复合材料的阻抗匹配, 提高铁氧体/聚苯胺复合材料的吸波性能。本文首先探讨了聚苯胺以及铁氧体/聚苯胺复合材料的制备方法, 其次阐述了铁氧体/聚苯胺复合材料的吸波机理。然后分别归纳了尖晶石型、磁铅石型、石榴石型铁氧体与聚苯胺制备的复合材料在吸波领域的研究进展。最后指出铁氧体/聚苯胺复合材料应趋向于电磁仿真和多元复合化的方向发展。     

碳基/羰基铁复合吸波材料的研究进展

碳基/羰基铁复合吸波材料结合了各自优势,具有独特的物理化学特性和良好的吸波性能,成为近年来研究热点之一。本文结合国内外最新研究成果,介绍了羰基铁吸波剂自身改性的研究现状,将碳基/羰基铁复合吸波材料的研究成果系统归纳为6大类,即石墨烯/羰基铁复合吸波材料、碳纳米管/羰基铁复合吸波材料、碳纤维/羰基铁复合吸波材料、炭黑/羰基铁复合吸波材料、石墨/羰基铁复合吸波材料以及其他碳材料与羰基铁的复合吸波材料,并进行了详细介绍。最后,指出了碳基/羰基铁复合吸波材料未来研究亟待解决的性能调控和轻量化等问题,展望了其在宽频隐身等方面的发展前景。     

羰基铁室温硫化硅橡胶复合材料的吸波性能EI北大核心CSCD

为制备兼具力学性能和电磁吸收性能的高带宽吸波材料,采用纳米粒子改性及物理共混法设计制备一种以聚二甲基硅氧烷为基体的羰基铁室温硫化硅橡胶复合材料,系统地分析了该复合材料的力学性能与吸波性能。结果表明:当白炭黑质量分数为3%时,复合材料的综合力学性能最佳,便于材料加工;该复合材料为磁损耗型吸波材料,材料的衰减常数随羰基铁含量和频率呈正相关。根据仿真计算得出,在2~18 GHz下,随着复合材料厚度和羰基铁含量增加,电磁波的吸收峰都逐渐向低频移动,当复合材料的厚度为1.5 mm且羰基铁质量分数为75%时,吸波材料有效吸收带宽可以达到9.07 GHz,占目标带宽56.68%。在实际应用中可根据应用场景需求来优化配方和控制材料厚度,达到最佳的吸波效果。     

平面各向异性羰基铁/树脂复合吸波材料的设计

制备了平面各向异性羰基铁并研究了平面各向异性羰基铁/树脂复合材料的介电常数与磁导率的频谱特性,发现其具有较好的高频磁性,随着平面各向异性羰基铁体积百分含量的增大,复合材料的介电常数和磁导率均增大,介电常数的增加速率快于磁导率的增加速率。依据平面各向异性羰基铁/树脂复合材料的电磁频谱特性,通过阻抗匹配设计方法,优化设计了单层和双层平面各向异性羰基铁吸波复合材料,其中当第1层厚度为0.6mm,第2层厚度为1.7mm时,材料在-10dB以下的频带宽度达到10GHz,最小反射损耗值为-25.4dB。     

羰基铁／Al2O3核壳复合粒子的制备和性能

制备壳层形貌不同的羰基铁／Al2O3核壳复合粒子,研究了Al2O3纳米壳层形貌对羰基铁／Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、微波电磁性能和吸波涂层力学性能的影响．结果表明：羰基铁／Al2O3核壳复合粒子的壳层形貌强烈依赖制备过程中酸的种类和pH值．与羰基铁相比,羰基铁／Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、电磁参数及其与基体的界面相容性明显改善．均匀致密的颗粒状Al2O3纳米壳层有利于在保持磁导率基本不变的前提下改善热稳定性,并降低微波介电常数;纤维状的Al2O3壳层更有利于改善其与基体的界面相容性,提高涂层力学性能．     

羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的制备和性能

制备壳层形貌不同的羰基铁/Al2O3核壳复合粒子,研究了Al2O3纳米壳层形貌对羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、微波电磁性能和吸波涂层力学性能的影响.结果表明,羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的壳层形貌强烈依赖制备过程中酸的种类和pH值.与羰基铁相比,羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、电磁参数及其与基体的界面相容性明显改善.均匀致密的颗粒状Al2O3纳米壳层有利于在保持磁导率基本不变的前提下改善热稳定性,并降低微波介电常数;纤维状的Al2O3壳层更有利于改善其与基体的界面相容性,提高涂层力学性能.     

羰基铁/聚苯乙烯复合材料的制备及微波吸收性能

采用热压法制备了羰基铁/聚苯乙烯复合材料。复合材料的结构、形貌和电磁性能分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和HP8510网络分析仪进行了研究。结果表明,随着羰基铁粉含量的增加,羰基铁/聚苯乙烯复合材料的复介电常数的实部ε′和虚部ε″、复磁导率的实部μ′和虚部μ″都呈现逐渐增大的趋势。羰基铁粉含量为75%(质量分数)的羰基铁/聚苯乙烯复合材料具有最好的电磁波吸收性能,其最小反射率在14GHz为-15dB,-10dB带宽达4.1GHz。     

羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯胺复合吸波剂的制备与性能

以苯胺(ANI)、羰基铁粉(CIP)和甲基丙烯酸甲脂(MMA)等为原料,采用化学氧化法和原位复合技术制备了掺杂态聚苯胺(PANI)、羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲脂(CIP/PMMA)和羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲脂/聚苯胺(CIP/PMMA/PANI)吸波剂,用XRD、SEM、TEM表征了吸波剂的结构与形貌,通过矢量网络分析仪测定吸波剂的电磁参数表明CIP/PMMA/PANI复合吸波剂既有电损耗又有磁损耗。在2～18 GHz频段内,材料厚度为1.0 mm时,计算出其最小反射率达-11.26 dB,反射率小于-10 dB的带宽为9.2 GHz、小于-8 dB的带宽达14 GHz,计算结果表明该复合吸波剂具有良好的宽频吸波性能。      

聚苯胺改性0-3 型PZT/ 聚氨酯复合材料的极化与电性能

以聚苯胺( PANI) 原位聚合改性聚氨酯( PU) 树脂为基体, 锆钛酸铅( PZT) 陶瓷为功能相, 制备了0-3 型压电复合材料, 研究了复合材料极化和电性能。结果表明: 适量PANI 能够有效地提高0-3 型复合材料的极化和压电性能。随着PANI 含量增加, 复合材料的压电系数d33和机电耦合系数kp 迅速增大。当PANI 体积分数为4 %时, 复合材料的d33 = 34 pC/ N , kp = 0.25 , 均达到最大值。复合材料的介电常数和介电损耗随PANI含量的增加而上升。      

Preparation and properties of hybrid magnetic materials based on phthalocyanine polymer

Dicarboxylic acid containing 1,3-benzoxazine was synthesized and chemically bonded on iron carbonyl particles by post-coating method. The novel organic–inorganic hybrid magnetic composites were prepared via the interfacial reaction between iron phthalocyanine magnetic polymer and chemically modified iron carbonyl particles. The interfacial compatibility of hybrid magnetic materials was improved by the polymer coatings. The magnetic properties of prepared magnetic composites were measured by vibrating sample magnetometer (VSM). After the metallic particles were treated, the magnetic properties of obtained composites were enhanced, and with the feed ratio of coated iron carbonyl increased from 20 to 40%, the saturation magnetization of the magnetic composites increased from 48.82 to 65.06 emu/g; meanwhile the obtained magnetic composites exhibited excellent thermal stability up to 500 °C.     

碳纳米管8～12 GHz电磁波衰减实验研究

用电磁波穿透方法实验研究了长度为2μm 和15μm , 直径分别为30 、60 和100 nm 的6 种碳纳米管8～12 GHz 电磁波衰减特性。结果表明, 直径为30 nm 时, 长度为15μm 的碳纳米管的电磁波衰减能力大于长度2μm的; 直径分别为60 nm 和100 nm 时, 长度为2μm 的碳纳米管的电磁波衰减能力均大于长度为15μm 的。在长度相同的情况下, 不同直径碳纳米管的电磁波衰减能力为: 60 nm > 100 nm > 30 nm。6 种碳纳米管的电磁波衰减能力为: Ф60 nm ×2μm > Ф60 nm ×15μm > Ф100 nm ×2μm > Ф100 nm ×15μm > Ф30 nm ×15μm > Ф30 nm ×2μm。实验还发现长径比较小的碳纳米管的电磁波衰减能力明显好于长径比较大的磁纳米管的电磁波衰减能力;但碳纳米管长径比与电磁波衰减能力之间并不存在简单的线性关系。      

羰基铁粉作为微波吸收材料的研究进展

目的 介电损耗低、吸收带宽较窄、密度高等缺点制约着羰基铁粉（Carbonyl Iron Powder,CIP）在吸波领域中的应用。在CIP材料的基础上，使用不同的改性方法，开发“轻、宽、强、薄”的CIP微波吸收材料，实现对微波的高效吸收。方法 综述近年来羰基铁粉作为吸波材料的研究现状，介绍和分析不同改性方法，如形貌改性、涂覆改性、复合改性等对羰基铁复合材料吸波性能的影响。结论 CIP作为微波吸收材料，可以通过不同改性方法来改善缺点，制备的复合材料更符合当下社会对吸波材料的需求，与传统CIP材料相比，CIP复合材料作为微波吸收剂，具有更大的潜力。     

CIP/GF/CF/EP吸波复合材料的制备及力学性能

为制备兼具力学性能和电磁吸收性能的结构型吸波材料,采用真空辅助成型工艺设计制备一种以羰基铁粉(CIP)为吸收剂,玻璃纤维(GF)为透波层,碳纤维(CF)为反射层,环氧树脂(EP)为基体的吸波复合材料。研究了不同质量比CIP/EP对吸波复合材料力学性能和微波吸收性能的影响。通过FTIR和DSC分析可知CIP未与EP发生化学反应。SEM结果表明CIP能够在EP树脂基体中均匀分散,不趋向于纤维表面。力学测试分析结果显示:当CIP/EP质量比达到30%时,CIP/GF/CF/EP复合材料的力学性能最佳,拉伸强度为347.56MPa,拉伸模量为25.99GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了4.3%和5.7%;弯曲强度为339.6MPa,弯曲模量为23.7GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了18.2%和71.2%。矢量网络分析可知复合吸波板的吸波性能随CIP含量的增加而增加,且吸波损耗反射峰值朝低频段移动。     

耦合物理场CVI 快速增密C/ C复合材料及动力学探讨

采用多元耦合物理场CVI 工艺, 用炭毡作为增强体, 在增强体中设计导电层, 产生温度场和电磁场梯度, 在自行设计的CVI 炉中增密C/ C 复合材料, 对温度、系统压力和气体流量等工艺进行了优化; 采用偏光显微镜研究了热解炭的显微结构; 用X射线衍射研究了材料的石墨化度; 探讨了本工艺中的有内热源和无内热源的二元传热机制, 多元耦合物理场的有机耦合对“消耗传质”的抑制作用, 以及电磁场对沉积的影响和3 种典型的生长模型。研究表明, 多元耦合物理场CVI 增密速度快, 初始密度为0.2 g/ cm3 , 尺寸为260 mm ×60 mm ×20 mm 的增强体, 在920 ℃、4 kPa 条件下沉积20 h , 试样可增密到1.71 g/ cm3 ; 可获得粗糙层结构(RL) 、光滑层结构(SL) 、带状结构(Banded st ructure) 等热解炭的结构, 在960 ℃、0.1 kPa 条件下可获得较高织构的粗糙层结构。      

Bi0.5Sb1.5Te3/聚苯胺复合材料的制备及电学性能

用机械共混法制备了Ｂi0.5Sb1.5Te3/聚苯胺复合材料,测量了材料的是学性能参数,与Ｂi0.5Sb1.5Tes相比,复合材料的Ｓeekeck系数略不下降,在２９０－３００Ｋ温区内,复合材料的电导率随材料中聚苯胺含量的增加呈线性下降趋势,在室温下,聚苯加入量（质量分数）为２％的复合材料,其功率因子比Ｂi0.5Sb1.5Te3的低约３０％。     

Electromagnetic properties of carbonyl iron and their microwave absorbing characterization as filler in silicone rubber

The complex permittivity, permeability and microwave-absorbing properties of rubber composites filled with carbonyl iron are measured at frequencies from 2–18 GHz. The results indicate that the reflection loss peak shifts towards low frequency region with increasing layer thickness or increasing weight concentration. The minimum reflection loss value of −23.06 dB was obtained at 3.3 GHz for the composites with 80% wt. These results show that the composites possess good microwave absorbing ability in both low- and highfrequency bands.