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随着科技的发展,电子、电气设备的发明为我们的生活提供了各种各样的方便,然而,这些电子设备在工作过程中产生的电磁污染又会严重的干扰和影响到人们正常的生活和生产。电磁波在科技上广泛应用的同时也带来了新的社会问题,成为继水污染、大气污染、噪音污染外另一种严重的污染源。为了解决这一问题,吸波材料的开发和研究引起了越来越多的关注,也成为目前研究领域的一大热点。 常见的电磁吸收材料之一是铁氧体类磁性材料,利用铁氧体在电磁波下产生的磁损耗,是吸收电磁波的主要方式,然而单纯依靠铁氧体难以满足现代科技对吸波材料吸收频率范围宽、吸收能力强的要求,因此新型和复合型的电磁吸收与电磁屏蔽材料成为研究和开发的热点。而导电聚合物,尤其是聚苯胺(PANI),因其合成简单、原料易得,环境稳定性好等性能一直以来是导电聚合物领域研究的热点,且聚苯胺在吸收电磁波方面因存在较高的介电损耗,近年来在电磁屏蔽和电磁波吸收领域被逐渐开发和应用。因此,利用聚苯胺的介电损耗和铁氧体的磁损耗为主的电磁复合材料成为了目前电磁波吸收和屏蔽领域研究的一大重点。 本文分别通过反向共沉淀法制备得到了纳米级的钴铁氧体(CoFe2O4)和镍铁氧体(NiFe2O4),并将其分散在氯化-1-羧甲基-3-甲基咪唑离子液体(IL)环境下,通过苯胺单体在铁氧体磁性纳米颗粒上进行原位氧化聚合得到 PANI/CoFe2O4和PANI/NiFe2O4电磁复合材料。通过透射电镜(TEM)分析,对比水相,发现 IL环境下合成的复合材料能够得到较好的电磁包覆结构,且晶体形态完整,随着磁性纳米颗粒的增加电导率减小,饱和磁强度增大。通过矢量网络分析仪对微波吸收性能进行了研究发现,单纯的PANI在3mm时拥有最小吸收,为-3.6dB,CoFe2O4在3mm下的最小反射率仅为-0.66dB,NiFe2O4在3mm下最小反射率为-1.7dB,且低吸收的频带均较窄,而在加入了磁性纳米颗粒后,PANI/CoFe2O4的最小吸收可以达到-6.8dB,频带变宽;PANI/NiFe2O4最小吸收可以达到-10.8dB,且小于-6dB的频率范围可以达到3.2GHz,较单纯的PANI和磁性纳米颗粒均有很大的增强。 本文还同时在IL环境下制备了Fe3O4磁性纳米颗粒,并通过一步合成制备得到了PANI/Fe3O4电磁复合材料,在此基础上通过在 Fe3O4的制备过程中加入凹凸棒(ATP),制备得到了PANI/Fe3O4/ATP三元复合材料。通过TEM分析发现,能够形成一种PANI完美包覆 Fe3O4,且Fe3O4附着在ATP上的理想结构。通过四探针电导率仪和振动样品磁强计对电性能和磁性能的研究发现:ATP的加入能够增加材料的电导率,但是由于ATP没有磁性,饱和磁强度有所减小。对材料的微波吸收性能研究发现:ATP的加入使得原来PANI/Fe3O4的最小反射率从-3.5dB减小到-7.68dB,效果显著。 本文的创新在于,引入离子液体这一绿色有机溶剂,利用其优良的分散性将磁性纳米颗粒分散均匀,且 IL的存在能够提高复合材料的电导率。并利用ATP这一廉价易得的粘土材料,制备了一种性能更加优异的三元复合材料。本文着重是想得到一种有效的、合成方法简单且结构性能优异的电磁复合材料,以提高单纯单纯PANI和磁性纳米颗粒的微波吸收性能。