手性聚苯胺及其與無機吸收劑復(fù)合材料的制備和吸波性能研究.pdf

1、雷達(dá)波吸收材料（RAM）是現(xiàn)代飛行器、武器裝備隱身的重要支撐材料，是雷達(dá)隱身的基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代探測技術(shù)的迅猛發(fā)展和探測設(shè)備的不斷更新應(yīng)用，給作戰(zhàn)裝備帶來了極大的威脅。目前，傳統(tǒng)的吸波材料已經(jīng)取得了一定的研究進(jìn)展，實現(xiàn)了工程化應(yīng)用。但是，仍然存在吸波頻帶窄、吸波強度低、環(huán)境穩(wěn)定性差等問題。為了提高作戰(zhàn)裝備的生存概率、提升作戰(zhàn)裝備的突防性能和提高吸波材料的應(yīng)用穩(wěn)定性，急需在傳統(tǒng)吸收劑的基礎(chǔ)上，揭示新的吸波機理，研究新型高效吸收劑。
　　

2、本文從電磁波理論研究和吸波機理分析出發(fā)，結(jié)合新型高分子吸波材料聚苯胺(PANI)在吸波性能上的獨特特點，對傳統(tǒng)吸收劑進(jìn)行修飾改性，研制出了手性聚苯胺（chiral PANI）、chiral-PANI/SiC、chiral-PANI/PVP/CIP等新型高效復(fù)合吸收劑。本文借助電子掃描電鏡（SEM）、紅外光譜分析儀（FTIR）、X射線衍射儀（XRD）、電化學(xué)工作站、電導(dǎo)率測試儀、熱重分析儀（TGA）、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）等材料檢測設(shè)備

3、對制備的新型復(fù)合吸收劑的形貌、結(jié)構(gòu)和電磁性能等進(jìn)行了測試和分析，探討了形貌結(jié)構(gòu)、電磁參數(shù)對復(fù)合吸波材料吸波性能的影響。并根據(jù)電磁波傳輸線理論，采用計算機輔助計算優(yōu)化設(shè)計快速表征了復(fù)合吸波材料的吸波性能，制備出阻抗匹配性能好、吸波性能優(yōu)異的新型復(fù)合吸波材料。
　　主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?、旁?.4 T恒定磁場條件下采用原位化學(xué)氧化聚合法制備了手性聚苯胺（chiral PANI）。探討了磁場環(huán)境對chiral PANI微觀

4、形貌、手性性能、電導(dǎo)率、電磁性能和吸波性能的影響。研究表明，磁場作用對自由基類的手性聚苯胺合成具有顯著影響，尤其是在提高chiral PANI產(chǎn)物的取向性、電導(dǎo)率方面有著明顯作用。磁場作用有利于三重態(tài)自由基的生成，使得chiral PANI產(chǎn)物的分子鏈更加伸展，手性結(jié)構(gòu)更長，排列更為有序。由于磁場作用加強了手性酸D-CSA的誘導(dǎo)取向能力，使得chiral PANI產(chǎn)物的電導(dǎo)率、介電損耗能力和磁損耗能力都有了較大提高，具有了更優(yōu)的電磁波損

5、耗能力。磁場效應(yīng)的加入大大增強了chiral PANI的微波吸收性能，最小雷達(dá)波反射率（RL）比非磁場條件下制備的手性聚苯胺降低了21.77％，RL＜-10 dB的有效帶寬增加了4.7倍。
　?、撇捎迷换瘜W(xué)氧化聚合法，通過復(fù)合電損耗型吸收劑 SiC和chiral-PANI制備了核殼結(jié)構(gòu)吸收劑 chiral-PANI/SiC，表征分析了 chiral-PANI/SiC復(fù)合吸收劑的微觀形貌、結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、電磁參數(shù)及微波吸收性能。通

6、過紅外光譜（FTIR）、X射線衍射光譜（XRD）對chiral PANI與chiral-PANI/SiC復(fù)合吸收劑進(jìn)行的表征分析，比較發(fā)現(xiàn)SiC與chiral PANI之間存在一定的相互作用力；通過掃描電子顯微鏡（SEM）對其進(jìn)行的形貌觀察，顯示SiC顆粒被一維chiral PANI均勻包覆；通過熱重分析儀對其進(jìn)行熱穩(wěn)定性分析，推算出 chiral-PANI/SiC復(fù)合吸收劑中chiral-PANI的質(zhì)量含量約為31.6%；通過矢量網(wǎng)絡(luò)

7、分析儀（VNA）對純 SiC、chiral-PANI與chiral-PANI/SiC復(fù)合吸收劑在26.5-40 GHz頻段范圍內(nèi)電磁參數(shù)的進(jìn)行了測試分析，經(jīng)計算機輔助設(shè)計計算得出，與純SiC吸收劑相比，chiral-PANI/SiC吸波材料最小的雷達(dá)波反射率繼續(xù)減小到了-21.53 dB，有效帶寬（RL＜-10 dB）提高到了8.10 GHz。結(jié)果證明，經(jīng)chiral-PANI修飾包覆的SiC核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合吸波材料，吸波強度得到了明顯提高

8、，并且拓寬了有效吸收頻帶。
　?、窃诰垡蚁┻量┩橥≒VP）水溶液中采用化學(xué)原位氧化聚合法，通過復(fù)合電磁損耗型吸收劑CIP和電磁損耗型吸收劑chiral-PANI兩種材料，制備了核殼結(jié)構(gòu)的chiral-PANI/PVP/CIP復(fù)合吸收劑。通過SEM、FT-IR，XRD、TGA和VNA對復(fù)合物微觀形貌、吸波性能進(jìn)行了表征分析，并且對PVP在聚合過程中的作用機理進(jìn)行了探討。研究表明：PVP的加入有利于 CIP的分散和保護(hù)，有助于形成包

9、覆均勻、體系分散良好的核殼結(jié)構(gòu)chiral-PANI/PVP/CIP復(fù)合物。同時，通過對測得到的26.5-40 GHz波段的電磁參數(shù)進(jìn)行計算分析得出，與相同條件下非 PVP水溶液中合成的chiral-PANI/CIP復(fù)合吸收劑相比，經(jīng) PVP修飾 CIP后合成的chiral-PANI/PVP/CIP復(fù)合吸收劑，最小雷達(dá)波反射率RL為-19.29 dB，最寬的有效帶寬（RL＜-10 dB）達(dá)到了11.3 GHz（28.7-40.0 GHz