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导电聚苯胺/钡铁氧体吸波材料的制备及性能研究

作　者: 郭亚平
导　师: 郭亚军
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 应用化学
关键词: 雷达吸波材料 纳米复合材料 钡铁氧体 聚苯胺 聚邻甲苯胺
分类号: TB383
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 3次
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内容摘要


“厚度薄、质量轻、频带宽、吸收强”是新型吸波材料的重要特征,同时还要满足耐高温、耐海洋气候、耐核辐射等更高要求,以适应日趋恶劣的未来战争。聚苯胺及其衍生物尤其是经掺杂的导电聚合物,具有制各工艺简单、耐腐蚀,吸波性能良好等优点,有可能成为新型的吸波材料。M型钡铁氧体具有高磁晶各向异性场,可用作X波段的微波吸收剂。能够将介电损耗和磁损耗有机结合起来的导电聚苯胺/钡铁氧体纳米复合颗粒作为雷达吸波材料具有广阔的应用前景。 采用化学氧化法合成本征态和掺杂态的聚苯胺和聚邻甲苯胺。借助TEM、XRD、UV-Vis、FTIR等分析手段表征了聚苯胺和聚邻甲苯胺的结构和性能,结果表明,盐酸掺杂态的聚苯胺的微观形貌呈棒状,而盐酸掺杂态的聚邻甲苯胺呈颗粒状。与本征态相比,导电聚合物经过盐酸掺杂后导电性明显提高。比较聚苯胺和聚邻甲苯胺的结构可知,甲基取代苯环中的一个氢原子后,甲基对聚邻甲苯胺的空间位阻效应明显大于诱导效应和超共轭效应。 采用溶胶-凝胶法和共沉淀-熔盐法合成了BaFe8(Ti0.5Mn0.5)4O19纳米粒子。TEM和XRD分析表明,溶胶-凝胶法合成的BaFe8(Ti0.5Mn0.5)4O19微粒的粒径分布比共沉淀-熔盐法更加均匀。随焙烧温度的升高,采用共沉淀-熔盐法制备的样品逐步由非晶态向晶态转化,而溶胶-凝胶法制备的样品,由软磁相向永磁相转化,800℃时两相共存。 采用原位复合技术制备了具有“蛋糕-花生米”结构的聚苯胺/钡铁氧体复合颗粒和聚邻甲苯胺/钡铁氧体复合颗粒。借助TEM、XRD、UV-Vis、VSM、FTIR等分析手段表征了复合材料的结构、电性能和磁性能。结果表明,高分子聚合物可以阻止BaFe8(Ti0.5Mn0.5)4O19纳米粒子形成大的团聚体,有助于纳米粒子的分散与稳定。复合材料同时具有的电性能和磁性能随着铁氧体含量的变化而变化。PANI和BaFe8(Ti0.5Mn0.5)4O19之间存在σ-π配键作用,而POT由于甲基的空间位阻效应阻碍POT与BaFe8(Ti0.5Mn0.5)4O19形成σ-π配键。 采用矢量网络分析仪研究了聚苯胺和聚苯胺/钡铁氧体复合材料的吸波性。结果表明:盐酸掺杂态的聚苯胺是一种介电损耗型的吸波剂,由于磁损耗较小,因此不是一种理想的吸波材料。聚苯胺/钡铁氧体复合材料在2.0～18.0 GHz具有良好的吸波性能,含30%的复合颗粒,厚度2.0mm,最大

全文目录


第1章 绪论  12-24
  1.1 课题背景  12-13
  1.2 吸波材料的研究进展  13-16
    1.2.1 铁氧体吸波材料  13
    1.2.2 导电聚合物吸波材料  13-14
    1.2.3 纳米吸波材料  14-15
    1.2.4 陶瓷吸波材料  15
    1.2.5 手性吸波材料  15-16
  1.3 吸波材料的合成  16-23
    1.3.1 铁氧体吸波材料的合成  16-19
    1.3.2 导电聚合物吸波材料的合成  19-20
    1.3.3 导电聚合物/磁性复合微粒的合成  20-23
  1.4 本课题的研究内容  23-24
第2章 聚苯胺及其衍生物的合成及表征  24-34
  2.1 聚苯胺及其衍生物的合成  24-26
    2.1.1 仪器和药品  24-25
    2.1.2 聚苯胺的合成  25
    2.1.3 聚邻甲苯胺的合成  25-26
  2.2 聚苯胺及其衍生物的结构  26-31
    2.2.1 本征态聚苯胺及其衍生物的链结构  26
    2.2.2 质子酸掺杂态的链结构  26-27
    2.2.3 聚苯胺及其衍生物的FTIR分析  27-29
    2.2.4 聚苯胺及其衍生物的UV-Vis分析  29-30
    2.2.5 聚苯胺及其衍生物的TEM分析  30-31
    2.2.6 聚苯胺及其衍生物的XRD分析  31
  2.3 聚苯胺及其衍生物的导电性  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章 聚苯胺吸波性能的研究  34-45
  3.1 吸波材料的吸波机理  34-38
    3.1.1 影响吸波性能的因素  34-37
    3.1.2 微波与吸波材料的作用机理  37-38
  3.2 聚苯胺的吸波性能测试  38-39
    3.2.1 样品的合成  38
    3.2.2 电磁参数的测试  38
    3.2.3 反射率的理论计算  38-39
  3.3 实验结果与分析  39-44
    3.3.1 电磁参数的测试结果  39-41
    3.3.2 反射率的计算与讨论  41-44
  3.4 本章小结  44-45
第4章 导电聚合物/钡铁氧体复合材料的合成及性能研究  45-61
  4.1 引言  45
  4.2 M型钡铁氧体的合成  45-47
    4.2.1 仪器和试剂  45-46
    4.2.2 溶胶-凝胶法合成钡铁氧体  46
    4.2.3 共沉积-熔盐法合成钡铁氧体  46-47
  4.3 M型铁氧体的结构  47-50
    4.3.1 钡铁氧体的形貌  48-49
    4.3.2 钡铁氧体的物相分析  49-50
  4.4 复合材料的合成  50-52
    4.4.1 仪器和药品  50-51
    4.4.2 聚苯胺/钡铁氧体复合材料的合成  51-52
    4.4.3 聚邻甲苯胺/钡铁氧体复合材料的合成  52
  4.5 复合材料的结构  52-55
    4.5.1 复合材料的形貌  52-53
    4.5.2 复合材料的物相  53-55
  4.6 复合材料的电磁学性能  55-58
    4.6.1 导电聚合物/钡铁氧体复合材料的电性能  55-57
    4.6.2 导电聚合物/钡铁氧体复合材料的磁性能  57-58
  4.7 聚苯胺/钡铁氧体复合材料的吸波性能  58-59
    4.7.1 电磁参数的测试  58
    4.7.2 反射率的理论计算  58
    4.7.3 结果与讨论  58-59
  4.8 本章小结  59-61
第5章 导电聚苯胺与钡铁氧体的复合机理的研究  61-66
  5.1 复合材料的表征  61
  5.2 导电聚苯胺与钡铁氧体复合机理的研究  61-65
    5.2.1 复合机理的提出  61-62
    5.2.2 复合机理的UV-Vis研究  62-63
    5.2.3 复合机理的FTIR研究  63-65
  5.3 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-77
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  77-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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