基于层层组装聚吡咯/氧化石墨烯多层膜的吸波织物

摘要

电磁波辐射不仅影响各种电器设备正常工作，也对人类健康带来了威胁。同时传统电磁屏蔽材料已不能满足当下对屏蔽材料提出的“薄、轻、宽、强”等新要求。从电磁屏蔽材料的研究以及新材料的发展趋势来看，氧化石墨烯以其可处理性强、机械性能好、厚度薄等特点可成为重要的电磁屏蔽材料。而采用层层组装技术，组装的功能膜具有厚度可控、结构可调、形状可变等优点。本课题以氧化石墨烯作为构筑单元，利用层层组装技术，制备了电磁屏蔽性能良好的聚吡咯/氧化石墨烯多层薄膜电磁屏蔽织物，其方法对于新型电磁屏蔽的研究有重要的理论和实际意义。
　　研究了利用改进的Hummers方法制备的氧化石墨烯，并利用原子力显微镜(AFM)，X射线衍射(XRD)，傅里叶红外光谱(FTIR)等对氧化石墨烯进行表征。结果表明，氧化石墨烯厚度约为1.5 nm，其片层间距约为0.84 nm，氧化石墨烯边缘和面内带有COOH，OH等含氧官能团，且其水溶液均一稳定(Zeta电势小于-40 mV)。
　　组装了聚吡咯/氧化石墨烯(PPY/GO)n多层膜，并研究了多层膜的结构及组成。结果表明(PPY/GO)n多层膜能够连续线性生长，且(PPY/GO)4多层膜厚度约为68.20±6.79 nm。FT-IR测试表明聚吡咯和氧化石墨烯之间存在相互作用，通过 XPS测试证实了聚吡咯和氧化石墨烯的存在。
　　探讨了组装不同层数的(PPY/GO)n多层膜电磁屏蔽织物的结构和屏蔽效能。测试结果表明，随着层数增多，(PPY/GO)n多层膜含量增加，表面电阻降低（5层时为23.8Ω/sq），多层膜屏蔽效能提高，优于相同层数的(PPY)n多层膜。且(PPY/GO)5多层膜屏蔽性能最大值约为25.2 dB，高于(PPY)5多层膜（约为15 dB）。另外吸收系数(A)大于50％，表明(PPY/GO)n多层膜电磁屏蔽织物的屏蔽机理以吸收为主。
　　调节了表面活性剂(SDBS)，三氯化铁溶液pH值，吡咯氧化聚合温度对(PPY/GO)2多层膜屏蔽性能的影响。结果表明，采用在冰水浴条件下聚合生成的聚吡咯与氧化石墨烯组装的多层膜，其屏蔽效能最好（最大值约为19 dB），且三种不同条件下制备的多层膜电磁屏蔽织物的屏蔽机理都以吸收为主。基于本文研究，(PPY/GO)n多层膜在未来电磁屏蔽材料领域具有重要应用。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2电磁波吸收理论

1.3电磁屏蔽织物的种类及其制备技术

1.4碳系电磁屏蔽材料

1.5层层组装（layer-by-layer）技术

1.6本课题研究的意义及其主要内容

第二章 材料与仪器

2.1实验中所需的原料

2.2测试仪器及其参数

第三章 (PPY/GO)n多层膜及电磁屏蔽织物的组装

3.1引言

3.2氧化石墨烯的合成和表征

3.3 (PPY/GO)n多层膜电磁屏蔽织物

3.4 (PPY/GO)多层膜的结构及分析

3.5本章小结

第四章 (PPY/GO)n多层膜电磁屏蔽材料的性能调控

4.1影响(PPY/GO)n多层膜电磁屏蔽材料的因素

4.2不同条件下(PPY/GO)多层膜电磁屏蔽材料研究

4.3本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读学位期间研究成果

致谢