石墨烯、聚苯胺复合材料制备及电磁屏蔽性能研究

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随着对电子设备和微波设备的需求增加,这些设备生出的电磁辐照对人类造成了深重的问题。因此,需要花费时间来保障人体康健免得有害辐射的侵害。石墨烯是由碳原子以网状接触的形式产生的二维平面结构材料,并且在吸收电磁波方面具有高性能。许多实验已经证明石墨烯具有非常高的电导率。聚苯胺具有优异的导电性,非常稳定,并且具有很强的吸收电磁波的能力。聚苯胺-石墨烯复合材料是通过无模板方式制备的,并应用于纺织品。这种工艺的特点是低试剂消耗和高安全性,研究无模板法这种简单的工艺,并探索这种制备方法是否可以改善未来织物的性能。本论文主要进行了下面的一系列的工作:(1)聚苯胺在不同有机溶剂中的制备。通过运用无模板法使用不同溶剂来制备聚苯胺。用高倍电镜(SEM)观察不同有机溶剂对聚苯胺表面的影响,用去离子水、乙醇、乙腈、甲醇、乙醚、乙酸乙酯、三氯甲烷和水杨酸溶液来制备聚苯胺,制备出了四种形貌的聚苯胺。通过形貌、分子结构、晶格和热失重等一系列分析,发现改变合成聚苯胺的溶剂除了对形貌有一定的影响,溶剂对聚苯胺其他性质的影响甚微。电导率差距并不大,基本都接近于0.1S×cm-1,(2)聚苯胺-石墨烯复合材料的制作。从四种不同形貌的聚苯胺中挑出三种形貌突出的聚苯胺,往其中掺杂石墨烯。研究聚苯胺在聚合时的加入石墨烯对聚苯胺-石墨烯复合材料聚合的影响。三种聚苯胺为:玫瑰花型、纳米棒型和空心微球结构。通过测试,观察到制备出来的材料依旧能保持作为聚苯胺时的形貌结构,导电性也比单一的聚苯胺要高很多,在0.29-0.35 S·cm-1之间。(3)制备聚苯胺-石墨烯复合织物。将上述聚苯胺-石墨烯复合材料制作成复合织物。经过观察发现织物上的聚苯胺-石墨烯复合材料的形貌依然保持自己的原本形貌,即玫瑰花型、纳米棒型、空心微球结构。分析探讨了三种组装了复合材料。通过高倍扫描电镜(SEM),傅里叶变换红外光谱(FTIR),热重分析(TG)分析样品形貌、分子结构、热稳定性,并使用矢量分析仪(VNA)分析三种样品的电磁屏蔽性能,频率8-13GHz的范围内,电磁屏蔽效能是0.15-2.92d B。
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