導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的制備及其微波響應(yīng)特性研究.pdf

1、微波隱身材料在軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為各國(guó)軍事裝備隱身領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文首先運(yùn)用FeCl3的路易斯酸特性和弱氧化性，以過(guò)硫酸銨APS做主氧化劑，采用化學(xué)氧化聚合法合成了電導(dǎo)率可控和環(huán)境穩(wěn)定性良好的聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPY)。通過(guò)SEM、EDS和XRD表征了兩種導(dǎo)電聚合物的形貌、組成和結(jié)構(gòu)，運(yùn)用四探針電導(dǎo)率測(cè)試儀測(cè)試了隨著初始FeCl3的變化，合成的PANI和PPY的電導(dǎo)率變化規(guī)律，同時(shí)還研究PANI和PPY的電導(dǎo)率在

2、常溫下的穩(wěn)定性，最終選擇摩爾比為n(An)∶n(FeCl3)=1∶0.6和n(Py)∶n(FeCl3)=1∶0.4作為合成后續(xù)復(fù)合材料中的PANI和PPY的固定比例。
　　其次，采用聚丙烯酰胺溶膠凝膠法制備了片狀LaCrO3和NiFe2O4粉體，通過(guò)前驅(qū)體TG-DTA和煅燒溫度的變化的研究，探討了最佳的成晶溫度。通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀探究了材料的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率在厘米波段的變化，并模擬了其厘米波段吸波性能，但兩者的效果均不佳，其中

3、LaCrO3和NiFe2O4在涂層厚度低于6 mm以下的最佳反射損耗分別為-4.2 dB(5.5 mm)和-2.3 dB(5.5 mm)。此外我們還對(duì)樣品涂板制樣測(cè)試各自毫米波段，特別是94 GHz處的微波響應(yīng)情況，從中發(fā)現(xiàn)LaCrO3和NiFe2O4對(duì)此頻點(diǎn)處的反射率較高。
　　然后，我們先用硅烷偶聯(lián)劑改性LaCrO3(GLCO)和NiFe2O4(GNFO)，之后采用原位乳液氧化法合成了不同復(fù)合比的GLCO/PANI、GLCO/

4、PPY、GNFO/PANI和GNFO/PPY。通過(guò)SEM、TEM和XRD分別觀察了其形貌和結(jié)構(gòu)，利用TG分析得出了其熱行為變化規(guī)律及復(fù)合粉體的復(fù)合比例。通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀模擬其在厘米波段的微波隱身性能，從中發(fā)現(xiàn)，n(GLCO)∶n(An)為1∶3時(shí)合成的GLCO/PANI在較薄的涂層厚度下（5.5 mm以下）的厘米波段最大反射損耗為-16.5 dB，有效帶寬為5.4 GHz;而當(dāng)n(GLCO)∶n(Py)=1∶1或1∶2的時(shí)候，各自合成

5、的GLCO/PPY在不同厚度下（5.5 mm以下）均有小于-10 dB的反射損耗值，但其最大損耗出現(xiàn)的位置不同。GNFO與An的摩爾比為1∶0.5、1∶1及1∶2時(shí)合成的GNFO/PANI的最大反射損耗在不斷的增加，但卻并未達(dá)到-10 dB以下。當(dāng)初始比例為1∶3的GNFO/PANI在同等厚度下已有達(dá)到-10 dB的反射損耗，且有效帶寬最大的涂層厚度為4 mm;當(dāng)初始比例為1∶0.5的GNFO/PPY在不同涂層厚度下對(duì)5～18GHz都有

6、一定的反射損耗，而GNFO和Py的比例為1∶1時(shí)合成的GNFO/PPY樣品的最大反射損耗為-42 dB(3.5 mm，8GHz)，有效帶寬為3.3 GHz。若GNFO和Py的比例繼續(xù)增加，合成的GNFO/PPY反射損耗開(kāi)始降低。另外，我們還對(duì)不同復(fù)合比的GLCO/PANI、GLCO/PPY、GNFO/PANI和GNFO/PPY做了毫米波波段的微波響應(yīng)研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合粉體在特定頻點(diǎn)94 GHz處的反射率均比單一的LaCrO3和NiFe2O4

7、的低，這說(shuō)明LaCrO3和NiFe2O4通過(guò)與導(dǎo)電高聚物的結(jié)合可有效的減小其在毫米波處的反射。
　　最后，我們以碳纖維(CF)為基材，化學(xué)氧化合成了CF/PANI和CF/PPY復(fù)合纖維，發(fā)現(xiàn)復(fù)合物纖維的衰減效果和電導(dǎo)率變化相關(guān)，但并沒(méi)有相應(yīng)的比例關(guān)系。而且結(jié)合CF/PPY和CF/PANI的衰減效果發(fā)現(xiàn)CF/PPY對(duì)毫米波(94 GHz)的最大衰減效果是比CF/PANI的優(yōu)異，這間接地說(shuō)明CF與PPY的復(fù)合可以更加有效的提高復(fù)合纖維