本文選題：多孔碳材料　切入點：聚酰亞胺　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,隨著電子工業(yè)的蓬勃發(fā)展,電子和電氣設(shè)備在日常生活中的普及,電磁輻射與干擾問題日益嚴(yán)重,影響著人們的生活與健康。在軍事領(lǐng)域,隨著雷達(dá)探測技術(shù)的發(fā)展,對電磁隱身技術(shù)的需求越來越迫切。因此,對新型電磁波吸收材料的開發(fā)以及電磁波吸收機理的研究已成為當(dāng)前的科學(xué)研究熱點。面對日益嚴(yán)苛的使用環(huán)境,現(xiàn)有的電磁波吸收材料已經(jīng)難以滿足使用要求,多孔碳材料的開發(fā)為新型吸波劑的設(shè)計與制備提供了新思路。多孔結(jié)構(gòu)不僅可以降低材料密度,同時在實現(xiàn)電磁波的高效吸收方面也表現(xiàn)優(yōu)異,對研制輕質(zhì)(輕)、薄厚度(薄)、寬頻吸收(寬)、強損耗(強)的高效電磁波吸收材料具有重要的意義。碳材料的微觀結(jié)構(gòu)通常包含無定形態(tài)和結(jié)晶態(tài),可以影響材料的介電常數(shù)和介電損耗,因此結(jié)晶碳含量對碳基吸波劑的電磁波吸收性能具有較大的影響。首先,將納米石墨微片(GNS)通過原位聚合引入到ODA/PMDA型聚酰亞胺體系中,并以FeCl_3作為孔尺寸調(diào)節(jié)劑,制備了一系列“多孔碳/納米石墨微片/鐵磁性粒子”復(fù)合吸波劑(PC/GNS/Fe)。通過調(diào)節(jié)FeCl_3的添加量可以對材料的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控,添加量為0.2 wt.%時,材料的孔徑大小為120 nm,材料的介電損耗能力最強,具有最佳的電磁波吸收性能。通過調(diào)節(jié)GNS的添加量可以調(diào)節(jié)吸波劑中結(jié)晶碳的含量,隨著GNS添加量的增加,材料中碳的結(jié)晶度不斷增加。在GNS的添加量較低時,由于GNS較好地分散,材料的介電損耗顯著地提升;而再繼續(xù)增加GNS的添加量,由于結(jié)晶碳的團(tuán)聚,材料的介電損耗不能持續(xù)地提升�？讖綖�120 nm、結(jié)晶碳含量為5.1 wt.%的材料具備最佳的電磁波吸收性能。當(dāng)匹配厚度為2.6 mm時,對頻率為8 GHz的電磁波最大吸收達(dá)到-36.5 dB(超過99.9%吸收),具有強吸收的特性;在厚度為1.4 mm時,反射損耗超過-10dB頻帶寬度(RL-10d B)達(dá)到3.6 GHz(14.4~18.0 GHz),具有寬頻吸收特性。因此,通過調(diào)節(jié)材料中碳的結(jié)晶度可以調(diào)節(jié)材料的電磁參數(shù)(介電常數(shù)和磁導(dǎo)率),進(jìn)而影響材料的電磁波吸收性能。綜上所述,通過調(diào)控材料的孔尺寸以及結(jié)晶碳的含量,可以實現(xiàn)對材料的吸波性能的優(yōu)化,有利于獲得綜合性能優(yōu)異的電磁波吸收材料。對于多孔碳材料而言,不僅碳的微觀結(jié)構(gòu)會對材料的電磁波吸收性能產(chǎn)生較大影響,而且孔的形貌也會對材料的電磁波吸收性能產(chǎn)生影響。聚合物具有形貌可控并易于加工的特性,以其為碳源材料易于制備形貌可控的多孔材料。但在碳化過程中,聚合物的多孔結(jié)構(gòu)容易塌陷,從而無法保持特定的多孔形貌。通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計,設(shè)計合成了含噻唑結(jié)構(gòu)的二氨單體,并以其作為共聚單體將苯并噻唑引入到聚酰亞胺主鏈結(jié)構(gòu)中。主鏈中苯并噻唑基團(tuán)增強了聚合物分子鏈的剛性,并且噻唑基團(tuán)的吸電子作用降低了酰亞胺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此,這種特殊結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺的初始熱分解溫度(390℃,DTG)高于材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg,404℃,DMA)。通過液-液相分離的方法,制備了具有“蜂窩狀”多孔結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺酸膜,經(jīng)亞胺化和高溫碳化,其孔形貌未發(fā)生塌陷,多孔碳材料(PC)孔徑為280 nm。進(jìn)一步通過化學(xué)共沉淀法在多孔碳的表面修飾Fe_3O_4納米粒子,制備了“多孔碳/Fe_3O_4”復(fù)合吸波劑(PC/Fe_3O_4)。PC/Fe_3O_4表現(xiàn)出了優(yōu)異的電磁波吸收性能,在匹配厚度為5.5 mm時,對頻率為11.76 GHz的電磁波最大反射損耗達(dá)到-20.1 dB(超過99%的電磁波被損耗)。并且當(dāng)匹配厚度在1.3至5.5 mm之間變化時,吸波劑對Ku波段(12~18 GHz)的電磁波最大反射損耗均超過了-10 dB(超過90%吸收)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ127.11;TB383.4

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本文編號：1692396