聚苯胺／钛酸钡复合材料的电磁性能研究

第４２卷第６期２０２３年１２月沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ ４２Ｎｏ ６Ｄｅｃ ２０２３收稿日期:２０２３－０２－２８基金项目:辽宁省科学技术基金项目(２０２２ＪＨ２/１０１３００１１１)ꎻ沈阳市科技计划项目(２２－３２２－３－１８)作者简介:肖世纪(２０００ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎮ通信作者:赵海涛(１９７６ )ꎬ女ꎬ教授ꎬ研究方向为纳米功能材料ꎮ文章编号:１００３－１２５１(２０２３)０６－００５５－０６聚苯胺复合中空微球的制备及其吸波性能研究肖世纪ꎬ赵海涛ꎬ王余莲(沈阳理工大学材料科学与工程学院ꎬ沈阳１１０１５９)摘㊀要:以石墨烯和苯胺为主要原料ꎬ采用空心玻璃微球表面原位聚合法制备聚苯胺/还原石墨烯/二氧化硅(ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２)复合中空微球ꎮ分别采用Ｘ射线衍射仪(ＸＲＤ)㊁扫描电镜(ＳＥＭ)㊁傅里叶变换红外光谱(ＦＴＩＲ)和网络矢量分析仪对ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的结构㊁形貌㊁介电和吸波性能进行研究ꎮ结果表明:合成的聚苯胺完整包覆在ＳｉＯ２空心玻璃微球表面ꎬ石墨烯呈半透明薄纱状覆盖在聚苯胺表面ꎻＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的吸波性能比ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２好ꎬ石墨烯能改善复合材料对电磁波的吸收性能ꎬ且随石墨烯质量分数的增加ꎬ复合中空微球的吸波能力增强ꎻ当石墨烯的质量分数为５％㊁吸波层厚度为４ｍｍ时ꎬ样品在６.３２ＧＨｚ处达到最强反射损耗为－３４.０６ｄＢꎮ关㊀键㊀词:聚苯胺ꎻ石墨烯ꎻ复合中空微球ꎻ吸波性能中图分类号:ＴＢ３３２文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００３－１２５１.２０２３.０６.００８ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｂｓｏｒｂｉｎｇＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰｏｌｙａｎｉｌｉｎｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅＨｏｌｌｏｗＭｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓＸＩＡＯＳｈｉｊｉꎬＺＨＡＯＨａｉｔａｏꎬＷＡＮＧＹｕｌｉａｎ(ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０１５９ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓａｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｉｎ￣ｓｉｔｕｐｏｌｙ￣ｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｗｉｔｈｇｒａｐｈｅｎｅａｎｄａｎｉｌｉｎｅａｓｍａｉｎｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ.ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎬｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｄａｂｓｏｒｂｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２ｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙＸ￣ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ(ＸＲＤ)ꎬｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓ￣ｃｏｐｙ(ＳＥＭ)ꎬＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ(ＦＴＩＲ)ａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｖｅｃｔｏｒａｎａｌｙｚｅｒ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅｉｓｗｒａｐｐｅｄａｒｏｕｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｉｌｉｃａꎬａｎｄｇｒａｐｈｅｎｅｉｓｃｏｖｅｒｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅｉｎａｓｅｍｉ￣ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｙａｒｎｓｈａｐｅ.Ｔｈｅｍｉ￣ｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２ｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｍａｔｅｒｉａｌｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｐｕｒｅＰＡＮＩ/ＳｉＯ２ｍａｔｅｒｉａｌ.Ｇｒａｐｈｅｎｅｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｔｏｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅꎬａｎｄｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏ￣ｓｐｈｅｒｅｓｉｓｂｅｔｔｅｒｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｃｏｎｔｅｎｔ.Ｗｈｅｎｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｉｓ５％ａｎｄｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｌａｙｅｒｉｓ４ｍｍꎬｔｈｅｓａｍｐｌｅｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｓｔｒｏｎｇｅｓｔｒｅ￣ｆｌｅｃｔｉｏｎｌｏｓｓｏｆ－３４.０６ｄＢａｔ６.３２ＧＨｚ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅꎻｇｒａｐｈｅｎｅꎻｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓꎻｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅ￣ｔｅｒ㊀㊀武器装备通过吸波材料可以避免被对方的监测系统捕获ꎮ目前ꎬ吸波材料的研究和应用大多针对雷达波段进行ꎬ通过吸波材料对通信波的转化和消除ꎬ达到降低通信波反射的目的[１－２]ꎮ我国对雷达吸波材料的研究还不是很成熟ꎬ研究雷达吸波材料对提高我国军事实力有着重大而深远的意义[３－５]ꎮ聚苯胺(ＰＡＮＩ)作为一种导电材料ꎬ具有优良的导电性及稳定性ꎬ合成方法简便ꎬ合成原料易得ꎬ是新兴的轻质吸波材料[６－７]ꎮ石墨烯作为一种新型材料ꎬ具有优良的力学和电性能ꎬ在吸波领域受到广泛关注[８－９]ꎮ利用石墨烯和聚苯胺两者的协同效应能改善单组分的吸波性能ꎬ因此制备性能优异的新型吸波材料成为研究热点[１０－１２]ꎮ程祥珍等[１３]采用原位氧化聚合法制备聚苯胺－石墨烯纳米复合材料ꎬ当吸波层厚度为２ｍｍ时ꎬ聚苯胺在电磁波频率为１５.８ＧＨｚ处达到最大反射损耗－２８.６ｄＢꎮＹｕ等[１４]通过原位聚合的方法在石墨烯表面合成聚苯胺ꎬ制备了石墨烯－聚苯胺纳米棒复合材料ꎬ电磁波频率在７~１７.６ＧＨｚ的反射损耗均低于－２０ｄＢꎮ袁宝国等[１５]以还原氧化石墨烯为基底ꎬ以聚苯胺纳米纤维为附着层ꎬ制备了聚苯胺纳米纤维/还原氧化石墨烯复合吸波材料ꎬ复合材料在电磁波频率为１４.６ＧＨｚ处达到最大反射损耗值为－１７.１ｄＢꎬ并且在１０.０~１６.４ＧＨｚ频率范围内均达到有效吸收ꎮ空心微球具有特殊的多孔道空心球结构ꎬ能很好地吸收电磁波ꎬ可以在吸收体－空气之间提供丰富的界面ꎬ从而促进界面极化ꎮ庞建锋等[１６]以溶胶－凝胶自蔓延燃烧法与原位掺杂聚合法相结合的方式制备了漂珠/钡铁氧体/聚苯胺复合材料ꎬ当吸波层厚度为３.０ｍｍ㊁电磁波频率为７.１ＧＨｚ时ꎬ样品的反射损耗峰值为－３３.７４ｄＢꎮ徐怀良[１７]通过溶剂热法制备了Ｆｅ２Ｏ３空心半球/还原石墨烯(ＲＧＯ)ꎬ当吸波层厚度为２.０ｍｍ㊁电磁波频率为１２.９ＧＨｚ时ꎬ样品的反射损耗峰值为－２４ｄＢꎮ目前对聚苯胺/还原石墨烯/二氧化硅(ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２)复合中空微球研究的报道不多ꎬ本文以石墨烯(ＧＯ)和苯胺(Ａｎ)为主要原料ꎬ采用空心微球表面原位聚合法制备ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球ꎬ通过调整石墨烯的含量ꎬ改变材料的电磁参数ꎬ得到复合中空微球在不同频段最佳的吸波性能ꎬ并对其制备条件㊁介电和吸波性能进行研究ꎮ１㊀实验部分１.１㊀主要原料空心玻璃(ＳｉＯ２)微球ꎬ河南铂润铸造材料有限公司ꎻ浓硫酸ꎬ北京化学试剂公司ꎻ苯胺(Ａｎ)ꎬ天津福晨化学试剂厂ꎻ过硫酸铵((ＮＨ４)２Ｓ２Ｏ８)ꎬ北京化学试剂公司ꎻ丙酮ꎬ北京化学试剂公司ꎻ无水乙醇ꎬ天津市富宇精细化工有限公司ꎻ石墨烯ꎬ炽和新材料科技南京有限公司ꎻ水合肼ꎬ天津福晨化学试剂厂ꎮ以上试剂均为分析纯ꎮ１.２㊀ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的制备将适量空心ＳｉＯ２微球加入浓度为９８％的硫酸溶液中ꎬ４５ħ水浴加热并进行磁力搅拌ꎬ２ｈ后抽滤㊁干燥ꎬ得到磺化ＳｉＯ２微球ꎬ保存待用ꎮ取蒸馏水和Ａｎ加入三口烧瓶中搅拌ꎬ加入浓度为１ｍｏｌ/Ｌ盐酸ꎬ然后加入磺化ＳｉＯ２微球ꎬ继续搅拌０.５ｈꎮ将４.５６ｇ(ＮＨ４)２Ｓ２Ｏ８与５０ｍＬ去离子水配置成溶液ꎬ向体系内滴加(ＮＨ４)２Ｓ２Ｏ８溶液ꎬ继续反应６.０ｈꎬ使聚合反应充分进行ꎮ取出产物并加入丙酮ꎬ静置后抽滤㊁干燥ꎬ最后将所得固体取出ꎬ用研钵磨成粉状ꎬ得到ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２复合中空微球ꎬ保存待用ꎮ称取适量ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２复合中空微球ꎬ添加到蒸馏水中进行超声分散ꎻ取ＧＯ分散液滴加到ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２溶液中ꎬ超声０.５ｈꎻ量取水合肼和适量的浓氨水加入混合溶液中ꎬ将混合溶液倒入三６５沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷口烧瓶中ꎬ在９８ħ水浴加热下继续反应１.０ｈꎮ反应结束后ꎬ抽滤干燥得到ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球ꎮ１.３㊀样品的表征与性能测试采用扫描电镜(Ｓ￣３４００Ｎ型ꎬ日本日立)观察粉体的形貌ꎬ加速电压２０ｋＶꎻ采用衍射仪(ＰＷ￣３０４０型ꎬ马尔文帕纳科)进行物相分析ꎬ衍射仪参数为ＣｕＫα辐射ꎬ波长λ＝０.１５４０６ｎｍꎬ管压４５ｋＶꎬ管流５０ｍＡꎬ扫描速率５ʎ/ｍｉｎꎬ步长为０.０２ʎꎬ扫描范围１０~７０ʎꎻ采用傅里叶变换红外光谱仪(ＷＱＦ￣４１０型ꎬ北分瑞利)进行红外光谱分析ꎬ表征范围５００~４０００ｃｍ－１ꎻ采用矢量网络分析仪(ＨＰ８５１０Ｂꎬ惠普)测试试样在２~１８ＧＨｚ频率范围的复介电常数和反射率ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２微球的表征２.１.１㊀盐酸浓度对形貌的影响(ＮＨ４)２Ｓ２Ｏ８和Ａｎ的物质的量比为１ʒ１㊁反应时间５ｈ㊁反应温度０ħ的条件下制备ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２复合中空微球ꎬ研究盐酸浓度对复合微球形貌的影响ꎮ盐酸浓度分别为０.７㊁１.０㊁１.３㊁１.６ｍｏｌ/Ｌꎬ制备的复合中空微球的扫描电镜照片如图１所示ꎮ图１㊀不同盐酸浓度下制备ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ.１㊀ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆＰＡＮＩ/ＳｉＯ２ｐｒｅｐａｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃａｃｉｄ㊀㊀如图１(ａ)所示ꎬ当盐酸浓度为０.７ｍｏｌ/Ｌ时ꎬ中空玻璃微球表面很少包覆上聚苯胺颗粒ꎮ增大盐酸浓度ꎬ如图１(ｂ)所示ꎬ聚苯胺颗粒能够规整地包覆在玻璃微球表面ꎮ继续增大盐酸浓度ꎬ如图１(ｃ)所示ꎬ玻璃微球表面上有较多颗粒状聚苯胺生成ꎮ进一步增大盐酸浓度ꎬ如图１(ｄ)所示ꎬ产物中未包覆到玻璃微球表面的聚苯胺开始增多ꎮ这可能是由于盐酸浓度增加ꎬ聚苯胺聚合速率加快ꎬ以至于苯胺还没来得及扩散到玻璃微球表面ꎬ就已经开始聚合反应ꎬ所以产物中复合微球之间出现颗粒状聚苯胺ꎮ２.１.２㊀Ａｎ浓度对形貌的影响固定盐酸浓度为１.０ｍｏｌ/Ｌ㊁反应温度为０ħ㊁反应时间５ｈ的条件下ꎬＡｎ与(ＮＨ４)２Ｓ２Ｏ８的物质的量比分别为０.７ʒ１㊁１ʒ１㊁１.３ʒ１㊁１.６ʒ１ꎬ制备的ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２复合中空微球的扫描电镜照片如图２所示ꎮ图２㊀Ａｎ与(ＮＨ４)２Ｓ２Ｏ８不同物质的量比下制备ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ.２㊀ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆＰＡＮＩ/ＳｉＯ２ｐｒｅｐａｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｌａｒｒａｔｉｏｓｏｆＡｎａｎｄ(ＮＨ４)２Ｓ２Ｏ８㊀㊀由图２(ａ)可知ꎬ当Ａｎ所占比例较小时ꎬＳｉＯ２微球表面出现了局部非常细小的聚苯胺ꎬ聚苯胺能够规整地包覆在玻璃微球表面ꎮ增加Ａｎ比例ꎬ如图２(ｂ)所示ꎬ聚苯胺颗粒增多ꎮ进一步增大Ａｎ比例ꎬ如图２(ｃ)所示ꎬＳｉＯ２微球表面颗粒状聚苯胺增多ꎬ复合微球之间开始出现聚苯胺颗粒ꎮ继续增大Ａｎ比例ꎬ如图２(ｄ)所示ꎬ复合微球之间未包覆上的聚苯胺颗粒增多ꎮ这可能是由于随着反应体系中Ａｎ浓度的增大ꎬＳｉＯ２含量相对减少ꎬ因此提供苯胺聚合的活性位点也减少ꎬ在(ＮＨ４)２Ｓ２Ｏ８作用下ꎬＡｎ自由基随意生长ꎬ形成的聚苯胺分子有的包覆在ＳｉＯ２微球表面ꎬ有的则自由堆积ꎮ２.１.３㊀ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２的红外表征ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２的红外光谱如图３所示ꎮ由图３７５第６期㊀㊀㊀肖世纪等:聚苯胺复合中空微球的制备及其吸波性能研究可知ꎬ在波数为１５１０ｃｍ－１和１５５２ｃｍ－１处出现的吸收峰分别对应苯环和醌环的Ｃ＝Ｃ伸缩振动吸收峰ꎬ在波数１２４０ｃｍ－１和１２１２ｃｍ－１处出现的吸收峰分别对应苯环和醌环上Ｃ－Ｎ的弯曲振动峰ꎮ在１１２９ｃｍ－１和８１０ｃｍ－１处的峰则对应于１ꎬ４－二取代芳香环中Ｃ－Ｈ键在面内和面外的弯曲振动峰ꎮ说明聚苯胺成功包覆在空心玻璃微球表面ꎮ图３㊀ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２的红外光谱图Ｆｉｇ.３㊀ＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆＰＡＮＩ/ＳｉＯ２２.２㊀ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的表征２.２.１㊀ＧＯ含量对复合中空微球形貌的影响ＧＯ浓度为１０ｍｇ/ｍＬꎬ其他反应条件不变ꎬＧＯ的质量分数分别为２％㊁３％㊁４％㊁５％时制备的ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合微球扫描电镜照片如图４所示ꎮ由图４(ａ)可见ꎬ当ＧＯ质量分数为２％时ꎬ复合微球表面覆盖一层半透明薄纱状石墨烯ꎮＧＯ质量分数为３％时ꎬ复合微球表面大部分能被ＧＯ包覆ꎮＧＯ质量分数为４％时ꎬＧＯ图４㊀不同ＧＯ含量的ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ.４㊀ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＧＯｃｏｎｔｅｎｔ基本上能够包覆在复合微球表面ꎮ当ＧＯ含量增加到５％时ꎬＧＯ能够完整地包覆在复合微球表面ꎬ且复合微球分散性良好ꎮ２.２.２㊀ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２的ＸＲＤ表征图５为ＧＯ㊁ＲＧＯ和ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２的ＸＲＤ谱图ꎮ图５㊀ＧＯ㊁ＲＧＯ和ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ.５㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＧＯꎬＲＧＯａｎｄＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２㊀㊀由图５可知ꎬ对于ＧＯꎬ１０.１４ʎ处的衍射峰对应其(００１)晶面ꎬ说明ＧＯ片层上大量的含氧官能团破坏了原来的单晶石墨晶体形态ꎬ增加了晶体的无序性ꎮ对于ＲＧＯꎬ１０.１４ʎ处的衍射峰消失ꎬ在２３.６ʎ和４２.９ʎ处出现两个新的衍射峰ꎬ这是由于ＧＯ还原为ＲＧＯ后ꎬ降低了晶体的完整性ꎮ对于ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合材料ꎬ除了ＲＧＯ的特征峰外ꎬ在２０.０６ʎ和２５.２３ʎ处出现宽衍射峰ꎬ这是聚苯胺里存在一定比例的非晶态成分所致[１８]ꎬ表明聚苯胺与ＧＯ成功合成复合材料ꎮ２.３㊀ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的电磁参数和吸波性能分析㊀㊀介电损耗正切值(ｔａｎδｅ)代表材料对电磁波介电损耗能力的大小ꎮＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的介电损耗正切值如图６所示ꎮ由图６可见ꎬｔａｎδｅ值在电磁波频率为１２~１８ＧＨｚ之间有上升趋势ꎬ说明ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球对这个频段的电磁波具有较强的介电损耗ꎮ当ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球中ＧＯ的质量分数为３％时ꎬｔａｎδｅ在０.４３~０.６０之间ꎻ当ＧＯ的质量分数为４％时ꎬｔａｎδｅ在０.６４~０.７２之间ꎻ当ＧＯ的质量分数为５％时ꎬｔａｎδｅ在０.６３~０.８４之间ꎬ变化范围最大ꎬ此时复合微球中对于电磁波能量的介电损耗能力最强ꎮ８５沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷图６㊀ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的介电损耗正切值Ｆｉｇ.６㊀ＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏｓｓｔａｎｇｅｎｔｏｆＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ㊀㊀ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的反射损耗(ＲＬ)如图７所示ꎮＲＬ表示材料对固定频率电磁波的损耗能力ꎬ是表征材料吸波性能的一项指标ꎬ反射损耗越小ꎬ材料的吸波性能越好[１９]ꎮ由图７可知ꎬＰＡＮＩ/ＳｉＯ２复合中空微球吸波能力比较弱ꎬ没有达到有效吸收ꎬ当吸波层厚度为４ｍｍ时ꎬ最佳ＲＬ仅为－２.０ｄＢꎮＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的吸波性能比ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２材料要好ꎬ当ＧＯ的质量分数为３％时ꎬ除了吸波层厚度为１ｍｍ的样品ꎬ其他厚度样品的反射损耗在某些频段下都低于－１０ｄＢꎬ达到有效吸收ꎮ吸波层厚度为４ｍｍ时ꎬ在６ＧＨｚ处反射损耗可图７㊀不同ＧＯ含量的ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球反射损耗图Ｆｉｇ.７㊀ＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎｌｏｓｓｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＧＯｃｏｎｔｅｎｔ达到－１７.６４ｄＢꎮ当ＧＯ的质量分数为４％时ꎬ同样除了吸波层厚度为１ｍｍ的样品ꎬ其他厚度样品的反射损耗在某些频段下均达到有效吸收ꎮ吸波层厚度为４ｍｍ时ꎬ在５.６８ＧＨｚ处反射损耗可达到－１６.１１ｄＢꎮ当ＧＯ的质量分数为５％时ꎬ同样除了吸波层厚度１ｍｍ的样品ꎬ其他厚度样品的反射损耗在某些频段均达到有效吸收ꎮ吸波层厚度为４ｍｍ时ꎬ在６.３２ＧＨｚ处反射损耗可达到－３４.０６ｄＢꎮＧＯ的加入提高了复合微球对电磁波的吸收性能ꎬ且随着ＧＯ含量的增加ꎬ吸收效果更好ꎮ一方面ꎬＧＯ具有较高的介电常数ꎬ复合材料中加入ＧＯ以后ꎬ能够调节复合材料的电磁参数ꎬ提高材料的阻抗匹配性能ꎮ另一方面ꎬＧＯ与聚苯胺形成的交联导电网络和多重界面有利于增强介质中的极化弛豫ꎬ可以进一步消耗电磁波ꎮ９５第６期㊀㊀㊀肖世纪等:聚苯胺复合中空微球的制备及其吸波性能研究３㊀结论本文以ＧＯ和Ａｎ为主要原料ꎬ采用空心玻璃微球表面原位聚合法制备了ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球ꎬ并对其结构㊁介电性能和吸波性能进行研究ꎬ得到如下结论ꎮ１)当盐酸或Ａｎ浓度较高时ꎬＰＡＮＩ在空心玻璃微球表面包覆完整ꎮ随着ＧＯ浓度的增加ꎬＧＯ对ＰＡＮＩ的包覆越来越好ꎮ２)当ＧＯ的质量分数为５％时ꎬＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球对电磁波能量的介电损耗能力最强ꎮ３)ＰＡＮＩ/ＲＧＯ/ＳｉＯ２复合中空微球的吸波性能比ＰＡＮＩ/ＳｉＯ２材料好ꎬ当ＧＯ的质量分数为５％ꎬ样品吸波层厚度为４ｍｍ时ꎬ在６.３２ＧＨｚ处反射损耗最强ꎬ达到－３４.０６ｄＢꎮ参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ):[１]ＤＡＳＰꎬＤＥＯＧＨＡＲＥＡＢꎬＭＡＩＴＹＳＲ.Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌ￣ｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎ￣ｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ(ＥＭＩＳＥ)ｏｆｉｎ￣ｓｉｔｕｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ/ｓｕｌｐｈｕｒｄｏｐｅｄｒｅｄｕｃｅｄｇｒａ￣ｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅ(ＰＡＮＩ/Ｓ￣ＲＧＯ)ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].Ｃｅ￣ｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０２２ꎬ４８(８):１１０３１－１１０４２. [２]赵宏阳.低密度空心炭微球的制备及其复合材料性能研究[Ｄ].上海:华东理工大学ꎬ２０１６.㊀㊀ＺＨＡＯＨＹꎬＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｌｏｗ￣ｄｅｎｓｉｔｙｈｏｌｌｏｗｃａｒｂｏｎｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓａｎｄｒｅｓｕｌｔｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ[Ｄ].Ｓｈａｎｇｈａｉ:ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈ￣ｎｏｌｏｇｙꎬ２０１６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[３]曹斌全ꎬ王静.聚苯胺/氧化石墨烯复合材料研究进展[Ｊ].浙江化工ꎬ２０２２ꎬ５３(７):１０－１５.㊀㊀ＣＡＯＢＱꎬＷＡＮＧＪ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｐｏｌｙａｎｉ￣ｌｉｎｅ/ｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＺｈｅｊｉａｎｇＣｈｅｍｉ￣ｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０２２ꎬ５３(７):１０－１５.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [４]李想.导电聚苯胺及其复合材料的制备和吸波性能研究[Ｄ].杭州:浙江理工大学ꎬ２０２０.㊀㊀ＬＩＸ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅａｎｄｉｔｓｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｄ].Ｈａｎｇｚｈｏｕ:ＺｈｅｊｉａｎｇＳｃｉ￣ＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０２０.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[５]刘进.石墨烯/聚苯胺复合吸波剂的制备及其电磁性能研究[Ｄ].大连:大连理工大学ꎬ２０１７.㊀㊀ＬＩＵＪ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｃｈａｒ￣ａｃｔｅｒｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ/ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅａｂｓｏｒｂｅｒ[Ｄ].Ｄａｌｉａｎ:ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [６]ＸＵＨＦꎬＺＨＡＮＧＨＪꎬＬＶＴꎬｅｔａｌ.ＳｔｕｄｙｏｎＦｅ３Ｏ４/ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｏｌｌｏｗｓｐｈｅｒｅｓｐｒｅｐａｒｅｄａｇａｉｎｓｔｓｕｌｆｏｎａｔｅｄｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｃｏｌｌｏｉｄｔｅｍ￣ｐｌａｔｅ[Ｊ].ＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１３ꎬ２９１(７):１７１３－１７２０.[７]郑鹏轩ꎬ张婕妤ꎬ田晓菡ꎬ等.聚苯胺复合吸波材料的研究进展[Ｊ].化学推进剂与高分子材料ꎬ２０１８ꎬ１６(３):２５－２８ꎬ５０.㊀㊀ＺＨＥＮＧＰＸꎬＺＨＡＮＧＪＹꎬＴＩＡＮＸＨꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗａｖｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｍａ￣ｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ＆ＰｏｌｙｍｅｒｉｃＭａｔｅｒｉ￣ａｌｓꎬ２０１８ꎬ１６(３):２５－２８ꎬ５０.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [８]王彩霞ꎬ张鲁鲁ꎬ罗蕙敏ꎬ等.石墨烯吸波材料的研究进展与发展方向[Ｊ].染整技术ꎬ２０２０ꎬ４２(４):１－８.㊀㊀ＷＡＮＧＣＸꎬＺＨＡＮＧＬＬꎬＬＵＯＨＭꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅａｂ￣ｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].ＴｅｘｔｉｌｅＤｙｅｉｎｇａｎｄＦｉｎｉｓｈｉｎｇＪｏｕｒｎａｌꎬ２０２０ꎬ４２(４):１－８.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [９]ＭＡＮＮＡＲꎬＳＲＩＶＡＳＴＡＶＡＳＫ.Ｒｅｄｕｃｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅ/Ｆｅ３Ｏ４/ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅｔｅｒｎａｒｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｓａｓｕｐｅ￣ｒｉｏｒｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｂｅｒｉｎｔｈｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｏｆｅｌｅｃｔｒｏ￣ｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｌｌｕｔｉｏｎ[Ｊ].ＡＣＳＯｍｅｇａꎬ２０２１ꎬ６(１３):９１６４－９１７５.[１０]ＹＡＮＪꎬＨＵＡＮＧＹꎬＷＥＩＣꎬｅｔａｌ.Ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙｂｏｎｄｅｄｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ/ｇｒａｐｈｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｓｈｉｇｈ￣ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ(ＥＭ)ｗａｖｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＡ:ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒ￣ｉｎｇꎬ２０１７ꎬ９９:１２１－１２８.[１１]温俊园ꎬ谢志勇ꎬ胡海霞ꎬ等.轻薄可控聚苯胺/还原氧化石墨烯复合材料吸波性能研究[Ｊ].炭素技术ꎬ２０２０ꎬ３９(３):２５－２９ꎬ５３.㊀㊀ＷＥＮＪＹꎬＸＩＥＺＹꎬＨＵＨＸꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｐｏｌｙａｎｉ￣ｌｉｎｅ/ｒｅｄｕｃｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＣａｒｂｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓꎬ２０２０ꎬ３９(３):２５－２９ꎬ５３.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [１２]ＬＩＵＹＺꎬＬＩＹＦꎬＳＵＦＹꎬｅｔａｌ.Ｅａｓｙｏｎｅ￣ｓｔｅｐｓｙｎｔｈｅ￣ｓｉｓｏｆＮ￣ｄｏｐｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｆｏｒｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].Ｅｎｅｒ￣ｇｙＳｔｏｒａｇｅＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ２:６９－７５.(下转第６８页)ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｍｉｘｅｄａｍｉｎｏａｃｉｄｓａｓａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ￣ｆｒｉｅｎｄｌｙｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｆｏｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｉｃｋｌｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１４ꎬ２７９:３８－４５. [１０]ＺＡＰＡＴＡ￣ＬＯＲÍＡＡＤꎬＰＥＣＨ￣ＣＡＮＵＬＭＡ.Ｃｏｒｒｏ￣ｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｉｎ０.１ＭＨＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎｂｙｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｍｍｕｎｉｃａ￣ｔｉｏｎｓꎬ２０１４ꎬ２０１(７):８５５－８６９.[１１]ＯＵＢＡＡＱＡＭꎬＯＵＡＫＫＩＭꎬＲＢＡＡＭꎬｅｔａｌ.Ｉｎｓｉｇｈｔｉｎｔｏｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆｎｅｗａｍｉｎｏ￣ａｃｉｄｓａｓｅｆ￣ｆｉｃｉｅｎｔｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓｆｏｒｍｉｌｄｓｔｅｅｌｉｎＨＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎ:ｅｘｐｅｒｉ￣ｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＬｉｑｕｉｄｓꎬ２０２１ꎬ３３４:１１６５２０.[１２]鞠玉琳ꎬ李焰.气相缓蚀剂的研究进展[Ｊ].中国腐蚀与防护学报ꎬ２０１４ꎬ３４(１):２７－３６.㊀㊀ＪＵＹＬꎬＬＩＹ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｖａｐｏｒｐｈａｓｅｉｎｈｉｂｉ￣ｔｏｒｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬ２０１４ꎬ３４(１):２７－３６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [１３]张大全.气相缓蚀剂的研究开发及应用中若干问题的探讨[Ｊ].上海电力学院学报ꎬ２０１９ꎬ３５(１):１－７.㊀㊀ＺＨＡＮＧＤＱ.Ｋｅｙｉｓｓｕｅｓｒｅｇａｒｄｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｖｏｌａｔｉｌｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒꎬ２０１９ꎬ３５(１):１－７.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１４]何毅ꎬ杨冉冉ꎬ王雅洁ꎬ等.蛋氨酸衍生物缓蚀剂的合成与性能研究[Ｊ].化学通报ꎬ２０１６ꎬ７９(３):２４８－２５３.㊀㊀ＨＥＹꎬＹＡＮＧＲＲꎬＷＡＮＧＹＪꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎｓｙｎ￣ｔｈｅｓｉｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｔｈｅｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｃｏｒｒｏ￣ｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒ[Ｊ].Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０１６ꎬ７９(３):２４８－２５３.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１５]ＭＥＮＤＯＮＣＡＧＬＦꎬＣＯＳＴＡＳＮꎬＦＲＥＩＲＥＶＮꎬｅｔａｌ.Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌａｎｄｃｏｐｐｅｒｉｎｓｕｌｐｈｕｒｉｃａｃｉｄｍｅｄｉｕｍｂｙａｍｉｎｏａｃｉｄｓｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｌｌｉｅｄｔｏｍｏｌｅｃ￣ｕｌａｒｍｏｄｅｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ[Ｊ].ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ１１５:４１－５５.[１６]ＭＡＴＯＳＪＢꎬＰＥＲＥＩＲＡＬＰꎬＡＧＯＳＴＩＮＨＯＳＭＬꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｙｓｔｅｉｎｅｏｎｔｈｅａｎｏｄｉｃｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｃｏｐ￣ｐｅｒｉｎｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｍｅｄｉｕｍ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏａｎａ￣ｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２００４ꎬ５７０(１):９１－９４.(责任编辑:宋颖韬)(上接第６０页)[１３]程祥珍ꎬ刘进ꎬ段玉平.聚苯胺－石墨烯复合材料的吸波性能[Ｊ].安全与电磁兼容ꎬ２０１７(３):５９－６１ꎬ６６.㊀㊀ＣＨＥＮＧＸＺꎬＬＩＵＪꎬＤＵＡＮＹＰ.ＡｂｓｏｒｂｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＡＮＩ￣ｇｒａｐｈｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].Ｓａｆｅｔｙ＆ＥＭＣꎬ２０１７(３):５９－６１ꎬ６６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１４]ＹＵＨＬꎬＷＡＮＧＴＳꎬＷＥＮＢꎬｅｔａｌ.Ｇｒａｐｈｅｎｅ/ｐｏｌｙａ￣ｎｉｌｉｎｅｎａｎｏｒｏｄａｒｒａｙｓ:ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏ￣ｍａｇｎｅｔｉｃａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉ￣ａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０１２ꎬ２２(４０):２１６７９－２１６８５. [１５]袁宝国ꎬ张德宾ꎬ徐国芬ꎬ等.聚苯胺纳米纤维/还原氧化石墨烯复合吸波材料的制备与性能[Ｊ].聊城大学学报(自然科学版)ꎬ２０２１ꎬ３４(６):４３－４９.㊀㊀ＹＵＡＮＢＧꎬＺＨＡＮＧＤＢꎬＸＵＧＦꎬｅｔａｌ.ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＡＮＩｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ/ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｂ￣ｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｉａｏｃｈｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)ꎬ２０２１ꎬ３４(６):４３－４９.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１６]庞建峰ꎬ李建.漂珠/钡铁氧体/聚苯胺复合材料的制备及吸波性能研究[Ｊ].电子元件与材料ꎬ２０１２ꎬ３１(３):４０－４４.㊀㊀ＰＡＮＧＪＦꎬＬＩＪ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｗａｖｅ￣ａｂｓｏｒｂｉｎｇｐｒｏｐ￣ｅｒｔｉｅｓｓｔｕｄｙｏｆｃｅｎｏｓｐｈｅｒｅ/ｂａｒｉｕｍｆｅｒｒｉｔｅ/ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１２ꎬ３１(３):４０－４４.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１７]徐怀良.四氧化三铁/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其微波吸收性能和锂电性能研究[Ｄ].合肥:安徽大学ꎬ２０１２.㊀㊀ＸＵＨＬ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎꎬｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｌｉｔｈｉ￣ｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＦｅ３Ｏ４/ｒ￣Ｇｏｃｏｍｐｏｓ￣ｉｔｅｓ[Ｄ].Ｈｅｆｅｉ:ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１２.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [１８]朱院强.聚苯胺复合电极材料制备及超级电容性能研究[Ｄ].兰州:兰州理工大学ꎬ２０２１.㊀㊀ＺｈｕＹＱ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｅｌｅｃ￣ｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｐｅｒｆｏｒｍ￣ａｎｃｅ[Ｄ].Ｌａｎｚｈｏｕ:ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏ￣ｇｙꎬ２０２１.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１９]张杰ꎬ刘元军.聚苯胺多元复合吸波材料的最新研究进展[Ｊ].印染助剂ꎬ２０２３ꎬ４０(３):５－１２.㊀㊀ＺＨＡＮＧＪꎬＬＩＵＹＪ.Ｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｐｏｌｙａ￣ｎｉｌｉｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].ＴｅｘｔｉｌｅＡｕｘ￣ｉｌｉａｒｉｅｓꎬ２０２３ꎬ４０(３):５－１２.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)(责任编辑:徐淑姣)。

石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能一、本文概述本文旨在探讨石墨烯聚苯胺复合材料的制备工艺及其电化学性能。

石墨烯，作为一种二维的碳纳米材料，因其出色的电导性、高比表面积和良好的化学稳定性，在电化学领域具有广泛的应用前景。

聚苯胺，作为一种导电聚合物，具有良好的电化学活性和环境稳定性。

将石墨烯与聚苯胺复合，可以充分发挥两者的优势，提高复合材料的电化学性能。

本文将首先介绍石墨烯和聚苯胺的基本性质，然后详细阐述石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位聚合法等。

随后，通过对制备的复合材料进行结构表征和电化学性能测试，分析其电化学性能的影响因素及优化条件。

本文还将讨论石墨烯聚苯胺复合材料在超级电容器、锂离子电池等电化学器件中的应用潜力，并展望其未来的发展前景。

通过本文的研究，旨在为石墨烯聚苯胺复合材料的制备和应用提供理论支持和实践指导，推动其在电化学领域的广泛应用。

二、石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法石墨烯聚苯胺复合材料的制备是一个融合了化学合成和纳米材料制备技术的复杂过程。

这种方法的关键步骤包括石墨烯的制备、聚苯胺的合成以及两者的复合。

我们需要制备高质量的石墨烯。

这通常通过化学气相沉积（CVD）法、氧化还原法或剥离法实现。

其中，氧化还原法是最常用的一种方法，它通过将天然石墨与强氧化剂反应，生成氧化石墨，再经过热还原或化学还原得到石墨烯。

接下来，我们合成聚苯胺。

聚苯胺的合成通常通过化学氧化聚合法进行，如使用过硫酸铵作为氧化剂，在酸性条件下将苯胺单体氧化聚合，生成聚苯胺。

制备石墨烯聚苯胺复合材料的核心步骤是将石墨烯和聚苯胺进行有效复合。

这可以通过溶液混合法、原位聚合法或熔融共混法实现。

其中，溶液混合法是最常用的一种方法。

将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后加入聚苯胺溶液，通过搅拌或超声处理使两者充分混合。

随后，通过蒸发溶剂或热处理使复合材料固化。

为了进一步提高复合材料的性能，我们还可以在制备过程中引入其他添加剂或进行后处理。

自1984年MacDiarmid 在酸性条件下，由苯胺单体聚合所得的导电性聚苯胺至今，聚苯胺成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。

其原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势：合成简单，良好的环境稳定性，独特的掺杂现象，电化学性能、潜在的溶液和熔融加工等性能。

聚苯胺被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子材料。

以导电聚苯胺为基础材料，目前正在开发许多新技术，例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、全塑金属防腐技术、电致变色、传感器元件和隐身技术等。

1、聚苯胺的结构与其导电机理聚苯胺是典型的有机导电聚合物，是一种具有金属光泽的粉末，聚苯胺可以看做是苯二胺和醌二亚胺的共聚基金项目：渭南师范学院研究生项目（09YKZ2018）聚苯胺导电性能的研究进展刘展晴　渭南师范学院化学化工系　７１４０００物。

高分子材料能导电，必须具备两个条件，要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等)，以及大分子链内和链间要能形成导电通道。

聚苯胺属于共轭结构型导电聚合物。

其导电机理与金属和半导体均不同，而这类共轭型导电聚合物的载流子是“离域”p-电子和由掺杂剂形成的孤子、极化子、双极化子等构成。

聚苯胺的电活性源于分子链中的π电子共轭结构：随分子链中π电子体系的扩大，π成键态和π*反键态分别形成价带和导带, 这种非定域的π电子共轭结构经掺杂可形成P 型和N 型导电态。

聚苯胺在掺杂中，由于掺杂的质子酸分解产生H +和对阴离子(如Cl -、SO 42-等)进入主链,与胺和亚胺基团中N 原子结合形成极子和双极子离域到整个分子链的π键中 ,从而使聚苯胺呈现较高的导电性。

2、聚苯胺的导电性2.1 不同类型的酸掺杂对聚苯电导率的影响自MacDiarmid 在酸性条件下聚合苯胺单体获得具有导电性聚合物以来，在国内外广受关注。

聚苯胺具有独特的掺杂机制，研究表明：用酸性较强无机酸掺杂时，电导率高；酸性弱时，相应的电导率降低。

但同时也发现无机酸掺聚苯胺其溶解性差，为了解决此问题。

第22卷第4期石油化工高等学校学报Vol.22No.4 2009年12月JOURNAL OF PETROCHEMICAL UNI VERSIT IES Dec.2009文章编号:1006-396X(2009)04-0001-04氧化钌/聚苯胺复合材料的制备与电化学性能研究陈高峰,徐杰,周寻,杜楠轩,宋谢清,吕进玉,林志东*(武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,湖北武汉430074)摘要:以R uCl3#n H2O为原料通过溶胶-水热法制得纳米RuO2粒子,然后在RuO2溶胶体系中通过常规的化学氧化法由苯胺氧化聚合制备纳米RuO2/聚苯胺复合材料,采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对其形貌和微观结构进行表征,并用循环伏安法研究了不同RuO2质量分数的复合材料电极的电化学性能。

结果表明, RuO2质量分数为5%时,R uO2/聚苯胺复合材料形成致密的表面包覆型结构,聚苯胺电化学电容消失,复合材料电极电容很小。

RuO2质量分数大于或小于5%时,RuO2粒子呈弥散状分布在聚苯胺中;RuO2质量分数为3%时,复合材料比电容达到极值374.6F/g,这种复合材料具有很好的电化学特性,适于用作超级电容器电极。

关键词:RuO2;聚苯胺;复合材料;电化学性能中图分类号:O646文献标识码:A doi:10.3696/j.issn.1006-396X.2009.04.001The Preparation and Characterization of Elect rochemicalCapability of R uO2/Polyaniline CompositeCH EN Gao-feng,XU Jie,ZH OU Xun,DU Nan-xuan,SONG Xie-qing,L B Jin-yu,LIN Zhi-dong*(P rovincia l Key Labor a tor y of P lasma Chemistr y&Adva nced Ma ter ial s,Wuhan I nstitute of T echnology,Wuha n H ubei430074,P.R.China)Received28November2008;r evised4J une2009;a ccep ted10S eptember2009Abstr act:Nanometer RuO2par ticle were prepared by sol-hydr othermally method using R uCl3#n H2O as r aw mat erial,and RuO2/polyaniline composite wer e fabricated fr om aniline polymer ization in RuO2sol by convent ional chemical oxidation.The mor phology and micr ostr ucture were char act erized by SEM and XRD,and its electrochemical pr operties wer e investigated with cyclic voltammetry.The results indicate t hat the str ucture of the composites vary by different mass fr action of RuO2.When the mass fr act ion of RuO2is5%,compact RuO2coat s are formed on the sur face of polyaniline particles,and electrochemical capacitance of the composite diminish due to polyaniline capacitance disappear ance.RuO2particles are dispersed in the polyaniline when the mass fr action of RuO2is more or less than5%.The capacitance of the composite reaches the maximum is 374.6F/g when the R uO2mass f raction is3%.The composite with less RuO2content has good electr ochemical propert y which is suit able for supercapacitors.Key words:RuO2;P olyaniline;Composite;Elect rochemical pr operty*Corr esponding author.Tel.:+86-27-63865829;fax:+86-27-87195661;e-mail:zhidong.lin@导电聚苯胺(Pan)是人工合成的一类导电性能介于半导体和金属之间的聚合物,Pan与其他导电聚合物相比,具有结构多样化、原料易得、合成简单、稳定性好等特点而被认为是最有希望在实际中得到收稿日期:2008-11-28作者简介:陈高峰(1985-),男,湖北黄梅市,在读硕士。

高介电常数聚酰亚胺/钛酸钡复合膜的制备与性能研究*朱宝库,谢曙辉,徐又一,徐志康(浙江大学高分子科学研究所,浙江杭州310027)摘要:通过将聚酰胺酸溶液与硅烷偶联剂处理的钛酸钡(BaTiO3)粒子进行溶液共混,亚胺化后得到高介电常数的聚酰亚胺/BaT iO3复合膜。

改性后的Ba2 T iO3粒子可以均匀地分散在聚酰亚胺基体中,制备过程中BaT iO3粒子未发生经晶型改变,而聚酰亚胺分子链的堆积密度有所变化。

复合膜的介电常数和介电损耗随着BaT iO3粒子含量的增加而增加,在50% (体积分数)时,介电常数可达35,介电损耗为0.0082 (10kH z),而且在相当大的温度和频率范围内保持稳定,是一种综合性能良好的高介电常数材料。

关键词:聚酰亚胺;钛酸钡;复合膜;介电性能中图分类号:TB332文献标识码:A 文章编号:100129731(2005)04205462031引言由于聚合物/无机粒子复合材料能够保持两组分的优点,改善两组分的缺点,从而提高得到材料的综合性能,因此得到广泛的重视。

钛酸钡(BaT iO3)作为一种最重要的高介电常数铁电氧化物,在电子和光学工业中得到广泛地应用[1,2],其中关于BaTiO3的高介电特性研究,目前主要集中在制备BaT iO3薄膜上。

常见的制备BaT iO3薄膜的方法有水热法[3]、溶胶凝胶法[4]、溅射法[5]等,但是这些方法需要复杂的设备、苛刻的实验条件以及很高的温度,而且得到薄膜脆性很大,难以制备大面积、柔顺性的高介电常数膜,与聚合物相结合制备聚合物基BaTiO3复合膜是克服这些缺点的主要手段之一。

考虑到聚酰亚胺具有优异的化学和热稳定性和优良的机械性能,是一种高性能的聚合物材料,因而本文选用聚酰亚胺作为制备复合膜的基体。

目前,虽然关于聚酰亚胺/BaT iO3体系的报道很少,但可以预见,聚酰亚胺/BaT iO3复合膜应是一种具有良好综合性能的高介电材料。

因而,本文将研究利用溶液共混的方法制备聚酰亚胺/BaTiO3复合膜的方法,表征了膜结构,考察了膜热性能和介电性能。

改性钛酸钡及其聚合物复合材料介电性能研究谢成;徐海萍;史国银;杨丹丹;苏威;翟月;代秀娟;秦艳丽【摘要】以五氧化二铌(Nb2O5)及四氧化三钴(Co3O4)混合物为掺杂剂改性钛酸钡(BaTiO3,BT),通过固相反应获得表面含铌、钴的改性钛酸钡粉体(BTNC),并以其为填料制备了环氧树脂(EPR)基复合材料BTNC-EPR.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对BTNC、复合材料的表面形态及成分进行了表征及分析.探讨了Nb2O5与Co3O4的质量比、掺杂剂添加量对BTNC/EPR复合材料介电性能的影响.结果表明:当BTNC/EPR质量比为4:1,BTNC中掺杂剂含量w=1%,Nb2O5与Co3O4的质量比为4.5:1时,复合材料介电性能最佳,在100 Hz下其介电常数比未添加掺杂剂的复合材料增加了30,且介电损耗下降.【期刊名称】《上海第二工业大学学报》【年(卷),期】2017(034)001【总页数】6页(P20-25)【关键词】钛酸钡;掺杂剂;环氧树脂;复合材料;介电性能【作者】谢成;徐海萍;史国银;杨丹丹;苏威;翟月;代秀娟;秦艳丽【作者单位】上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;中国电子工程设计院,北京100142;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209【正文语种】中文【中图分类】TQ327.8聚合物基高介电复合材料具有工艺简单、成本低、可与柔性衬底兼容以及适合大面积生产等优点,使得它在高储能密度介质材料、高压电缆应力锥材料、人工肌肉和药物释放智能外衣材料等领域有着现实的应用价值和广阔的发展前景,并且聚合物基高介电常数复合材料已成为工程材料发展的一个重要分支。

《掺杂不同物质的聚苯胺复合材料的氨敏特性研究》篇一一、引言聚苯胺作为一种重要的导电聚合物，因其良好的环境稳定性、较高的电导率以及可调的物理化学性质，被广泛应用于电化学、电磁屏蔽、传感器等多个领域。

近年来，通过掺杂不同物质来改善聚苯胺的性能，尤其是其氨敏特性，成为了研究的热点。

本文旨在研究掺杂不同物质的聚苯胺复合材料的氨敏特性，为相关应用领域提供理论支持。

二、材料与方法2.1 材料准备本研究选用了聚苯胺为基础材料，分别掺杂了金属氧化物、碳纳米管、高分子化合物等不同物质，制备了多种聚苯胺复合材料。

2.2 制备方法采用化学氧化聚合法，将不同掺杂物质与苯胺单体进行共聚，制备出掺杂不同物质的聚苯胺复合材料。

2.3 氨敏特性测试通过气敏传感器技术，对不同掺杂物质的聚苯胺复合材料的氨敏特性进行测试，记录并分析数据。

三、实验结果与分析3.1 氨敏响应曲线实验结果显示，不同掺杂物质的聚苯胺复合材料对氨气的响应曲线各不相同。

在低浓度氨气环境下，掺杂金属氧化物的聚苯胺复合材料表现出较高的响应速度和灵敏度；而在高浓度氨气环境下，掺杂碳纳米管的聚苯胺复合材料则表现出更好的稳定性。

3.2 掺杂物质的影响实验发现，掺杂物质种类和比例对聚苯胺复合材料的氨敏特性具有显著影响。

适当比例的金属氧化物掺杂可以提高聚苯胺的电导率，从而提高其对氨气的响应速度和灵敏度；而碳纳米管的加入可以增强聚苯胺的机械性能和化学稳定性，有助于提高其在高浓度氨气环境下的稳定性。

此外，高分子化合物的掺杂也可以改善聚苯胺的溶解性和成膜性，进一步优化其氨敏特性。

3.3 氨敏机理探讨根据实验结果和文献资料，我们认为掺杂不同物质的聚苯胺复合材料在氨敏响应过程中，主要是通过改变材料表面的电荷分布和化学吸附作用来实现对氨气的敏感响应。

金属氧化物的掺杂可以提高聚苯胺的电子云密度，增强其与氨气分子的相互作用；碳纳米管的加入则可以提供更多的活性位点，促进氨气分子的吸附和脱附过程；而高分子化合物的掺杂则有助于改善聚苯胺的表面性质，提高其与氨气分子的亲和力。