聚苯胺修饰碳化硅复合材料的制备、表征及吸波性能研究

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电磁辐射的日益严重及隐身技术的迅猛发展促进了学者们对吸波材料的研究。聚苯胺作为电损耗型吸波材料,具有密度小、电导率可控、环境稳定性好、合成工艺简单等优点,被广泛应用于对传统无机吸波材料的复合与修饰,因此本文通过采用PANI修饰SiC的工艺来提高吸波性能,拓宽吸收频带。而有关聚苯胺修饰碳化硅复合物的合成及其在吸波性能方面的应用研究,至今尚鲜见报道。本文采用乳液聚合法,以SDBS为乳化剂,APS为氧化剂,成功地制备了PANI/SiC复合材料,分别探讨了SDBS与An的摩尔比、APS与An的摩尔比、SiC与An的摩尔比以及不同反应时间对PANI/SiC复合材料的循环伏安曲线、塔菲尔曲线、电导率及产率的影响。比较了纯PANI与PANI/SiC复合材料的微观结构(包括紫外光谱、红外光谱、X射线衍射光谱),微观形貌(扫描电镜显微图),热稳定性(热重分析)、电磁参数及微波吸收性能。研究结果表明:①通过比较单因素条件下的循环伏安曲线、塔菲尔曲线、电导率及产率,研究发现,当n(SDBS)/n(An)=1:1,n(APS)/n(An)=1:1,反应时间为12h时,PANI/SiC复合材料的循环伏安峰电流、腐蚀电位、电导率值及产率均达到最优,具有较好的电化学性能;且当n(SiC)/n(An)=5:1时,复合材料的最大反射损耗值达到最大,具有较好的微波吸收性能;②通过紫外光谱、红外光谱、X射线衍射光谱对纯PANI与PANI/SiC复合材料进行的表征,比较发现碳化硅与聚苯胺之间存在一定的相互作用力;通过扫描电子显微镜对其进行的形貌观察,显示碳化硅颗粒被聚苯胺包覆;通过热重分析仪对其进行热稳定性分析发现,PANI/SiC复合材料比纯PANI具有更好的热稳定性;③通过矢量网络分析仪对纯SiC与PANI/SiC复合材料在26.5-40GHz频段范围内电磁参数的测试发现,SiC被PANI进行修饰之后,其复介电常数的实部和虚部值,复磁导率的虚部值以及介电损耗角正切值与磁导率正切值均有一定程度的提高;通过计算机辅助软件计算电磁参数所得的反射损耗值,结果发现,当涂层厚度为0.9mm时,与单一碳化硅吸收剂相比,PANI修饰SiC复合吸波材料在38.6GHz处的最大反射损耗值增大了三倍,且反射损耗小于-10dB的带宽达到6.2GHz。可见,经PANI修饰的SiC复合吸波材料,不但吸收效率得到了明显提高,拓宽了吸收频带,而且实现了轻质化,为高性能“薄、轻、宽、强”吸波材料的研制,提供了一条可借鉴的途径。
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