(3)导电聚合物

    导电聚合物是近些年发展起来的一类新的功能材料,主要有聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等。这类聚合物作为吸收剂主要是利用某些具有共轭主链的高聚物经过化学或电化学方法与掺杂剂进行电荷转移作用来设计其导电结构。导电高聚物聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等因有π电子共轭体系,其电导率可在绝缘体、半导体和金属范围内变化,不同的电导率呈现不同的吸波性能。研究结果表明,导电高聚物的电导率在半导体范围时,有较好的吸波效果。纳米级的导电聚合物微粉与无机磁损耗介质或纳米金属吸收剂复合后具有非常好的吸波效果,而且密度较小,有望发展成为一种新型的轻质、宽频带吸波材料。

(4)碳系吸波材料

    碳材料具有一系列的优异性能,特别是优异的介电性能和低密度的特性使其受到吸波材料研究者的青睐。石墨是最早应用的吸波材料之一,炭黑、碳纤维、碳纳米管在吸波材料上也有广泛应用口。然而,单纯的碳材料没有磁损耗或磁损耗很弱,限制了其吸波性能的提高,于是通过对碳材料进行改性或将碳材料与其他材料进行复合制成碳基吸波材料来提高吸波性能成为了研究的重点。鉴于此,本文总结了近年来国内外碳基吸波材料的研究现状及发展趋势,展望了碳基吸波材料的发展前景。

    ①石墨在二战期间就被用来填充在飞机蒙皮的夹层中吸收雷达波,美国在石墨一树脂复合材料的研究方面取得了很大进展,以纳米石墨作吸收剂制成的石墨一热塑性复合材料和石墨一环氧树脂复合材料被称为“超黑粉”纳米吸波材料,不仅对雷达波的吸收率大于99%,而且在低温下(-53℃)仍保持很好的韧性。波音公司和洛克希德公司正在推动石墨/热塑性树脂基复合材料的应用,与石墨/环氧树脂基复合材料相比,这种材料具有较高的韧性;另外,石墨也被用于吸波涂料中。国内对石墨基吸波材料的研究主要集中在石墨与磁性金属和金属氧化物的掺杂方面。李波等使Ni抖吸附到石墨层问,通过H2还原制备了纳米Ni颗粒分布在石墨层问或附着在石墨片层表面的Ni/石墨纳米复合材料。

②炭黑是目前应用最广、用量最大的导电填料,其体积电阻率为0.1~10n·cm,导电性能稳定持久。具有高度的分散性,巨大的比表面积,并且与高聚物基体之间作用强烈。可形成网状的导电通路,大幅度调整材料的导电性(1~1×108n·cm),因此,炭黑填充的高分子导电复合材料导电效果好,广泛应用于抗静电和导电材料、自控温发热材料、亚敏导电胶、电磁波屏蔽等领域。乙炔炭黑属于介电型吸收剂,其次颗 粒粒径为纳米级,可以与其他材料复合以调节材料的电磁参数,达到一定的吸波效果。炭黑的损耗主要是电损耗,如当乙炔炭黑粒子填充到丁腈橡胶中。依靠介质内部的极化形成导电链或局部导电网络,从而吸收电磁波。当导电高聚物处于半导体状态时,对微波有较好的吸收.在一定电导率范围之内最大吸收随电导率的增大而增大。国内关于炭黑包覆磁性粒子吸波材料的研制有大量报道。陈晓东等采用溶胶一凝胶法制备了钛酸钡颗粒直径在60~100nm之间、包覆层厚度约为20nm的炭黑薄膜/钛酸钡复合粒子。

当吸波材料中钛酸钡的质量分数达到或超过20%时,复合粒子明显改善了材料对电磁波的吸收性能。陈祥凤等口”以“壳/核”型碳包覆铁纳米颗粒为填料、水性丙烯酸树脂为基体,制备出电磁波吸收涂料。当涂层厚度为5ram时.反射损耗峰值为一17.2dB,吸收带宽为3.2GHz(7~10.2GHz);当涂层厚度为3mm时,反射损耗低于一10dB的频带宽为3.8GHz(11.2~15GHz),峰值为一14.3dB。吴友朋等在纳米炭黑中添加微米碳化硅制备了一种新型的复合吸收剂,加人碳化硅使得炭黑/环氧树脂复合涂层的体电阻率和渗流阈值降低;炭黑含量较小时,加入碳化硅能有效提高涂层的反射损耗。在5%的炭黑中添加50%的碳化硅制备厚度为2mm的涂层,在7.5~13.5GHz宽频范围内反射损耗均优于10dB,吸收峰值达-40dB。

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