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柔性吸波材料的类型
    柔性吸波材料 -类型 柔性吸波材料的应用类型主要分为片材和无回波暗室。由于不同厚度材料在不同频段内对空腔谐振的衰减作用是不一样的，因此可针对不同的应用选用不同厚度的柔性吸波材料。一般而言，柔性吸波材料的有效厚度跟目标应用的波长成正比，或者说是跟频率成反比。无回波暗室一个主要应用就是EMC测试，其中最常用的是汽车、微波天线、雷达、航天航天等领域的无回波暗室测试，而所有的电子产品(比如电子元器件、医疗成像、通讯、数码相机、手机)也都需要进行相关的暗室测试。同时，暗室测试的各项参数标准会根据测试目标的不同而有所区别。
收录时间:日 10:27:01 来源:百科网 作者:匿名
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吸波材料知识介绍之三 结构型吸波机制
上一篇文章，我们介绍了吸波材料的损耗型吸波机制，这类型的吸波材料通常需要控制内部损耗介质的类型及结构问题。在这一篇我们讲述结构型吸波机制。结构型吸波材料主要是依靠相消原理【1】来吸收电磁波的。相位相消型吸波材料是按照电磁波的干涉原理来设计的。现以单层吸波材料为例加以说明。把吸波材料放置在金属基体上，当厚度和入射电磁波长的关系满足：&&&&&&&&&&时，我们参看下图：&这 列平行的电磁波入射到吸波材料表面时，发生折射和反射。入射部分电磁波经底部金属板反射，再从吸波材料的表面形成出射波，且传播方向不发生变化。由于吸波材料的厚度是四分之一波长，所以出射波将和入射波的相位差正好是180度，波的干涉原理告诉我们此刻它们会发生完全相消，从而使得总反射波的发生大大衰减。这便是吸波材料的四分之一波长吸波原理。吸波原理是一种很有效的微波吸收理论，利用这一原理，我们可以设计出任一频率电磁波的吸收材料。但事实上，我们还需考虑更深层次的问题，因为我们发现单凭这一原理是很难制造出实用的吸波材料。原因很简单，假设入射电磁波是1GHz频率的电磁波，根据公式，我们不难得到其波长为300mm,其四分之一是75mm，对于这么厚的吸波材料在绝大多数场合我们是很难应用的，且价格也是接受不了的。这时我们不得不更深层次地讨论问题。根据波的折射、反射原理，我们发现波的折射和反射系数跟空气和入射材料介质的性质有很大关系。假定空气的介电常数&和磁导率&为1，则可以得到1式：----------------------------（1）这时的&就是电磁波在介质中的实际传播波长。因此我们只需要控制材料的介电常数&和磁导率&，使其乘积值大于1，就可以减少材料的厚度，制成我们实际可以应用的吸波材料。因而真正的吸波材料技术也就成了控制材料介电常数和磁导率的技术。当吸波材料的有效厚度d&一定时,&则一定能吸收一定频率的波长，然而人们发现当波长发生变化时，吸波材料的总反射率就会急速上升，&使得这种吸波材料工作频带很窄。如&Salisbury&screen&，这是一种单波段吸波材料，其吸波特性是在某一对应的中心频率有一强吸收峰,而这个有效吸波频带的宽度是很窄的。许多薄层吸波涂层以公式(1)&进行设计，同样干涉原理也可以用于结构吸波材料的设计。例如,在多层夹芯结构吸波材料(由复合面板、夹芯和衰减片组成)&中,控制衰减片(起主要的吸波作用)&的阻抗和衰减片之间的距离,使各次反射波相位相反,就可以产生相消干涉,从而衰减反射波的能量。最后，我们不妨指明一下，对于任何材料的可应用性还包裹材料的物理和机械性能，吸波材料也不例外。对于这种有效性，人们的常用办法是在不同基体材料添加有效粒子成份的办法来制造吸波材料，因而吸波材料制造技术的研究实际上在研究填充粒子的种类、密度同使用电磁波频段的关系，辅以结构性和基材的研究以及在窄频和宽频应用时吸收能效考虑的综合的实验型技术。参考文献：[1]周馨我.&功能材料学.&北京:北京理工大学出版社,
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分类号密学校代码 学 号级西北工业大学硕 士 学位 论 文题 目聚 苯胺 吸 波 材 料 的研 究作者颜海燕学 科、专 业材料加工工程寇开 昌指 导 教 师西北工业大学理学院 年月西北业 人学硕 十 论文摘要摘要,吸 波 材 料 研 究 是 军 事 隐 身 领 域 的 重 要 课题 相 当广 泛,目前 国 内外 对 新 型 吸 波 材 料研 究。但 作 为 雷 达 隐 身 用 的 聚 苯 胺 微 波 吸 收材 料 尚 需 进 一 步 深 入 研 究、本论,文采 用 化 学 法 进 行 了 质 子 酸掺 杂 聚 苯 胺对 其 结构、聚 苯 胺 无 机 磁 性 物 质 复 合材 料 的 制 备性 能 及 相 关 影 响 因 素进 行 了 系 统 的 分 析 和 讨 论。并 对 以聚 苯胺 复 合 物为 吸 波 剂所 制 涂 层 的 微 波 吸 收 及 相 关性 能进 行 了评 价采用 化学氧化法 合 成 了、 、一 次掺 杂 聚 苯 胺队。一,用 掺杂 一 脱掺杂 一、、 、再 掺 杂 的 方 法 进 行有 机 功 能 磺 酸 掺 杂 聚 苯胺 的制备四 探 针 电导 率 测 量 法、 、并用矩 形 波 导 线 测 量 法 等 对 相 关 材 料 进 行 了分 析 研 究 合 成 温 度 等 因 素 影 响苯 胺 聚 合,。。结 果表 明,①氧 化 剂体 系 酸度,合 成 温 度 的提且 在 半导 体 范。高 使 聚 苯胺 分 子 量 降低围 其中。结 晶性 能变 好℃合 成 的、电导 率 先增 大 后 减 小一,介质 中具 有较 高 的 电导 率红 外 发射 率,、②,掺 杂剂性 质 影 响 聚 苯 胺 的结 构曲线 转 变 温 度 在卜热 稳 定性,、微 波 吸 收 等性 能。由于有 机 功 能磺 酸 具 有 大 的 分 子 尺 寸且 不 易挥 发。使 其掺 杂 的 聚 苯 胺 热 稳 定 性好℃以上,其 中 十 二 烷 基 苯磺 酸掺 杂 聚 苯胺,具有 大 尺 寸 对 阴 离子,使分子链伸 展,,利 于 电荷 传 输。 一电导 率最 大达巨其 近 红 外 反 射 率 比 其 他 酸 掺 杂 聚 苯 胺 的 要 高③质 子 酸 掺 杂 聚一苯胺 在能优 良,频 率 具 有 微 波 吸 收性 能其中队和,队吸 波性其微 波 反 射 率。值 分别 为 一和一且 红 外 发 射 率 比本 征态 聚苯 胺 低通 过 化 学 法 制 备 聚 苯 胺 原位 包 覆压复 合物。,对、掺 杂 聚 苯胺复 合物 的结 构 及 相 关 性 能 进 行 了 分 析 研 究 微粒表面 聚合生 长,、结果表 明①合 成 过 程 中苯胺附着在层形 成 具 有 导 电 导磁 性 的 外 层 聚 苯胺 良好 包 覆 内微粒的复合物、②含量掺 杂 剂性 质 及 浓 度 影 响 聚 苯 胺 复 合 物 的。结构 覆热稳 定性、光 谱特 性 及 微波 吸 收 性 能,与 纯 掺 杂态 聚 苯 胺 相 比℃以上。 。,聚苯 胺 包利 于 复 合物 耐热性 能提 高,热 分解 温 度在非 导 电性物 质使 复 合 物 导 电 性 有 所 下 降 但 其 电导 率 值 仍在 半 导 体 范 围 复 合 物在微波 电 磁损耗、 。③聚 苯 胺 下,频 率具 吸 波性 能,赋 予 复 合 物 较 大 的磁 损 耗,使其兼具可 以 通 过 调 节 掺 杂 剂性 质 及 无 机 磁 性 物 质 含 量。得 到 电磁 参 量的再掺良好 匹 配 的 复 合 材 料当质量 分 数为的 聚 苯胺 以,杂所得 的聚 苯胺 复合 材料在。频 率吸波性 能优 良微波反射率为一几乙西北 工 业 大 学硕 十 论 文摘要根 据 对 聚 苯胺复 合 物 的研 究 结 果,,以复 合 聚 苯 胺 为吸 波 剂。、聚氨酷,经 基 丙 烯 酸 树 脂 为 基 体 制 备 的 吸 波涂 层对 其综 合 性 能 进 行 了评 价结 果显 示涂层 的 附着 力 柔 韧 性 均 为 一 级要求,、,其 物 理 力 学性 能满 足 雷 达 吸 波 涂 层 的 基 本技术。在,频 率 具 有微 波 吸 收综 上 所 述 所 制 备 的 聚 苯胺,,、复 合 物 具 有 良好 的热 稳 定 性 和 微 波 吸 收性。能 且 其 红 外 发射 率 可 调 有 望 作 为新 型 的雷 达 吸 波 材 料 应 用 文 中 对 合 成 条 件、掺杂 剂无 机 磁 性 物质 等 因 素 的 分析,,及 聚苯胺 材 料 的 结 构、热 稳 定性、微 波吸收性 能 等 的 系 统 研 究可 供 聚 苯 胺 吸 波 材 料 进 一 步研 究 参 考。关键 词聚 苯胺,掺杂,隐身,吸 波材料,化 学氧 化 法,复合 物,涂层两 北 「业 人 学 硕 十 论 文,,一,,,,,,一,一①, , ,,一,一②,,一,,,℃一一一③一 一、一一了凶北业 人学 硕 十 论文扭一一①,,②,,,,,’③,一’,,,,一,’,西 北 卜业 人 学硕 十 论 文‘目录目录……,摘要… …川日录……,……第一 章 前言……第二 章 文献综述 概述吸 波 材料 及 其 物 理 化 学性 能 吸 波材 料 的分类 吸 波 材 料 的 物 理 化 学性 能 吸波 材料 的 电、…………………………磁物理 性能……吸 波 材 料 的物 理 化 学 基 础吸 波 材 料 电磁 参数 的 匹 配 与 最 佳 化…………聚苯胺 的合成、掺 杂 及 导 电机 理……,……聚 苯 胺 的合 成 与 掺 杂 聚 苯 胺 导 电机 理 聚 苯 胺 的研 究 历 史 聚 苯胺研 究现 状 及 应用聚 苯胺 作 为吸 波 材 料…………………… ……吸 波 材 料 在雷 达 吸 波 涂 层 中 的 应 用…… …………第 二 章 质 子 酸掺 杂 聚 苯胺 的 合 成 及 性 能 研 究引言实验 部 分飞 原料…,…………,……,……实验 过 程……,…………,仪 器 及性 能测 试 结 果 与讨论二,…………,……伞西北 〔业 人 学 硕 十 论 文里 口鱼国 口里鱼鱼里 旦旦旦旦胆鱼直目录合 成 条件 对 聚 苯 胺 结 构 与性 能 的 影 响……氧 化 剂 对 合 成 聚 苯胺 的 影 响体 系酸 度 对 合 成 聚 苯胺 电 导 率 的 影 响 合 成 温 度 对 掺 杂 聚 苯胺 的 结 构 和 性 能 的 影 响…………… …引掺杂 剂 对 聚 苯 胺 结构与性 能 的 影 响 掺 杂 剂 对 聚 苯 胺 结 构 与 电 导 率的 影 响光谱分析一,……,,……………………光 谱 分 析和 近 红 外 反 射 性 能……掺 杂 聚 苯胺 热 性 能 分析 聚苯 胺 红 外 发 射 率 性 能 掺 杂 聚 苯 胺 的吸 波 性 能 小结……,………………,……第 四 章 聚苯 胺 原位 包 覆弓言复 合 材 料 的研 制 与性 能……,……,…………,…………,实验 部 分 实 验 原料 及 仪 器 实验 过 程结 果 与讨 论……………………、 ,,聚 苯胺 包 覆对 聚 苯胺 布复 合 材 料 的结 构 复合 物 性 能 的 影 响……,…………对 电 导 率 的影 响……对 热 稳 定 性 及近 红 外 反 射 率 的 影 响……掺 杂 剂 对 聚 苯胺 包 覆结 构 与性 能 的 影 响结 构 与性 能 的 影 响 结 构 与性 能 的 影 响……‘……掺 杂 剂种 类 对 聚 笨胺 包 覆……掺 杂 剂 浓 度 对 聚 苯胺 包覆红 外 发射 率 分 析…………聚 苯胺 小结……,复合 物 的吸 波性 能测 试…………第 五 章 吸 波 涂 层 的制 备 与性 能 研 究引言……,…… …,,…………,……西北 工 业 人 学硕 十 论文皿目旦砚皿旦旦旦里里巨旦目里里照旦里口旦照里口月里里里纽里里里里旦目 旦口里旦 旦里目录实验 部 分,…………,,…… …… ……原 料及仪 器实验 过 程结 果 与讨 论 的技术 要 求吸波涂层 的性能测 试 吸 波 涂层 的 物 理 力 学 性 能……,…… ……,…………,…………,吸 波 涂 层 的吸 波 性 能测 试…………小结 第六章 结 参考文献 致 论……,,…………,……,……,……谢…………,……硕 士 期 间取 得 的成 绩 和 发 表 论 文…………夕两北 「 人学硕 十论 文 业前言第一章 前言,吸 波 材 料 的 研 究 是 军 事 隐 身 领 域 中 的 前 沿 课 题 之 一 其 目 的 在 于 最 大 限 度地减 少 或 消 除雷 达、微 波 等 对 目标 的探 测 特 性,。当今 电 子 工 业 迅 速 发 展。,电磁 辐 射开展微 波己 经 成 为一 种新 的环 境 污 染吸 波 材 料 在 环 保 中也 有 重 要 作 用。因此,吸 收 材 料 研 究在 军 事 和 民 用 上 都 有 深 远 意 义实 现 隐 身 技 术 的 重 要 途 径 之 一 是 发 展 结构 稳 定 性 好、吸收率高、频带宽、密度低 的 新 型 吸 波 材 料 在 微 波 吸 收材 料 中较 好 的 吸 波性 能面 目标其 成 本 高,。,目前 以铁氧 体 为 代 表 的 吸 收 剂 虽 然 有但 密 度大 大于因此,,难 以在 飞 行 器 上 得 到 实用,而对 于地,。寻 找 兼 具 优 异 微 波 吸 收性 能 的低 密 度 新 型 吸 波材 料。是这 一 研 究领 域 的 重 要 课 题 之 一导 电 高分 子 与无 机 雷 达 吸 波 材 料 相 比、,具有可 分子设计、结构 多样 化、电磁 参 量 可 调易 复 合加 工 和 低 密 度 等 优 点,,尤其 是 导 电一高 分 子 的 电 导 率 重 量 比 与 常 规 填 充 吸 波 材料 相 比因此 是 极有 价 值 的 轻 质 微 波 吸 收、其 典 型 值 高达倍,屏 蔽材料“。美 国用 导 电 高 分 子 及 其 复 合 物 制 备 灵 巧 蒙 皮 的 隐 身 战 斗 机 和 侦 察 机 的 设想 更 刺 激 了 导 电 高 分 子 隐 身材 料 的研 究得 了重 大进 展金 属 电导,”。最近,年 间 导 电 高 分 子 材 料 的研 究 取等 首次报道掺杂聚 乙炔具有、自年代 后 期一电导 率 为、气,以来各种 导 电聚 合 物 如 聚 毗 咯聚。噬吩聚对苯乙烯,和 聚 苯胺队、以 及 它 们 的 衍 生 物 相 继 问世相对 于其他导 电高 分子 而 言 聚苯胺 原 料易得结 构 多样、掺 杂机 制 独特。、具有较 高的 电 导,加 之 其 加 工 可 能性 和 环 境 稳 定 性 己 取 得 显 著 改 善,因此,,尽 管它 被开 发 的时 间较 晚却 一 跃 成 为 导 电 高 分 子 研 究 的 热 点和 推 动 力 之 一。到 目前 已 成为最 受 关 注 的 导 电 高 分 子 品 种 之 一,但是,,队对 电磁 波 的 吸 收 主 要 是通 过 电损 耗来 达 到 的 难 以 取 得满 意 的 效 果具 电磁 功 能 的有 效 途 径。为 此 应 该 寻 求 实 现 聚 苯 胺 高 导 电性 或 者 兼制作微波 吸 收体 值 尽 可 能低,,需 要 解 决 如 下 两 个 问题第一,为 了使 吸 波 体 的反 射 系数,吸 波体 表 面 输入 波 阻 抗应 该尽 量 接近 于 真空 波 阻 抗 的值。这就要 求吸 波 材 料 具 有适 当数 值 的 电 磁 参 数第二,为 了使进 入 吸 波 体 的 电 磁 波 被 高 效 地。吸收,同 样 要 求 材料 具 有 适 当 数 值 的 电 磁 参 数,理 论和 实践 表 明,单一 组 分材料电磁 参 数 难 以 满 足 阻 抗 匹 配 条件 多 元 复 合设 计 组 分 及 调 节 电磁 参 数 从 而 尽 可 能满足 匹 配 条件强 吸 收 的 目的,能 将 电 阻 型 损耗、介 电 损耗、磁 损 耗 有 效地 结 合、,以 达 到 宽频 带。本 文 通 过 有 机 无 机 复合 开 发 兼 具 电。磁 功 能 的 导电 高 分 子 吸 波材料,用 于 军 事 及 民用 目的西北业 人 学 硕 十论 文,前言本 文 借 鉴 了 国 内外 相 关 研 究 的 成 功 经 验胺、通过 化 学法 制备质 子酸掺杂聚苯、聚 苯 胺 原位 包 覆,复合物,对 它们 的结 构性 能 及 相 关 影 响 因 素进 行 了,系统 的分 析 和 讨 论并 以 聚 苯 胺 原位 包 覆 无 机 磁 介质 为 吸 收 剂。制备 吸 波 涂 层,对 其 物 理 力 学 和 吸 波 性 能进 行 了 初 步 探 讨 与 评 价主要 工 作 如 下、采用 化 学氧化 法 制 备 聚苯胺,讨 论反应 介质 酸度、合 成温度 等 因 素对聚、、苯 胺 结 构 与 电性 能 的 影 响 掺 杂聚 苯胺、用 再 掺 杂法 制 备 了、、。通过,、、、一吸 收 光谱、用 四探 针法、、矩 形 波 导 测 量 线 等方 法研 究合 成 条件、掺杂 剂 种类 等 对 材 料 结 构。电导率、热稳 定性红 外 发射 率、微 波 吸 收 等 多 种 性 能 的影 响,在 酸性 介 质 中 聚 合 苯 胺 并 原位 包 覆材料。制得 导 电 导磁 有机 无 机 复 合含量、通 过 各种 分析 手 段 确 定 复 合 材 料 的 结构的性 能 的 影 响,,分析 了掺 杂 酸 性质制 备 良好 吸及 浓 度 等对 聚 苯 胺调 节 适 当的 电 磁 参 数 匹 配,波性 能 的 吸 波 剂。以 自制 的掺 杂 的 聚 苯 胺邝,为吸 收 剂,以聚 氨 酉 轻 基 丙 烯 酸树 旨,脂 为基 体 制 备 微 波 吸 收涂 层评 价 其作 为微 波 吸 收涂 层 的 可 能 性并 设 计 改进 方案。西 北 厂业 人 学 硕 十 沦 文文 献 综述第 二 章 文献 综述概述物 质 按 其 电学 性 能可 以 分 为绝 缘 体 物属 于 绝缘 体范畴 体,、半 导体、导体和 超 导体 四类一。通 常 高聚。传 统 的 高聚 物 由 于 其 电 导 率 小 于、”成 为极 佳 的绝 缘,而 被 广 泛 应 用 电线、电器 的绝 缘。年美 国 宾夕 法 尼 亚 大学 的化学 家 与一、及 日本 的 百 川 英 树 共 同 发 现 聚 乙 炔反应后,室 温 电 导 率提 高 了二个 数 量 级【’一,即 由绝 缘 体下”转变为 导体护一 护。这 一 发 现 表 明 了 有 机 高 分 子 不 仅 是 性 能 优 异 的绝 缘,体,又 是 一 种 极有 潜 力 的 导 体而 且 为低 维 固体 电 子 学 的 完 善 作 出 了 重 要 贡 献。,进 而 奠 定 了 分 子 电子 学 的 基 础经过余 年 的研 究。,本 征 导 电聚 合 物 在材 料 合 成它被定义 为、导 电机 理 和 技 术 上 的应,用 都 取 得 了 很 大 的成 果。经 化 学 或 电化 学 方 法 聚 合 的、以 兀 共扼双、健 为 主 链 的 聚 合 物 其 典 型 代 表 有 聚对 苯 撑聚 苯硫 醚 和 聚 苯胺,聚毗咯。、聚咪吩,等 导 电高 聚 物,在 众 多的 导 电 高 聚 物 中聚苯胺 由 于 原料 易 得融 加 工 的 逐 步 实现记合 成 简便较 高 的 电导率 和 良好 的 环 境 稳 定 性 以 及 溶 液。、熔,被 认 为 是 最 有 希 望 在 实 际 中得 到 应 用 的 导 电 高 聚 物年 发 现 聚 苯胺 与 酸 碱 反 应 合 成 导 电 聚 苯 胺于,使 聚苯 胺 重、新得 到 开 发。中 科 院 长 春 应 用 化 学 所 王 佛松 等, ,、年 在 国 内率 先 开 展 了 对、导 电聚 苯 胺 的研 究 工 作 此 后中科 院化 学所 成 都 有 机 化 学 所。中 国科 技 大 学,华 中科 技 大 学 等 单 位 也 相 继 对 导 电 聚 苯 胺 进 行 了 研 究外 学 者 的共 同 努 力 下,二 十 多年 来在众 多国内,对 聚 苯胺 的 合 成,结 构 及 其 掺 杂 机 理 有 了较 成 熟 的 认 识。并对 导 电 聚 苯 胺 在 微 波 吸 收 和 屏 蔽 方 面 进 行 了初 步 的 应 用 研 究吸 波材 料 及 其 物 理 化 学性 能吸 波 材 料 被广 泛 应 用 于 军 事 目的二 次 反射散射现 象来 探 测 目标 的一,,―的作 用 距 离 它雷达 隐 身 雷 达 是 利 用 目标对 电 磁 波 的可表示如下。毛,「,, 、,,下 ,一不厂一一一刁」一气‘式中西北 上 业 人 学 硕 十 论 文目 圈 国口 旦旦旦国巨里旦旦 鱼旦里旦文 献综述鱼鱼旦旦鱼鱼旦旦旦鱼旦鱼旦旦,鱼旦旦旦鱼 鱼 旦旦旦鱼鱼里旦鱼里鱼旦旦旦鱼旦口鱼鱼旦。入― 目标 雷达 散 射截 面 ― 雷 达 的 发射 功 率 ― 雷 达 发射 机 或 接 收 机 天 线 增 益 ― 空 中雷 达 为 地 面雷达 为 ― 雷达波长 ―,雷 达 接 收机 的 灵 敏度此 值越 小,表 示 雷达越 灵敏一由式一可知,若 要 降 低 对 方 雷 达 对 目标 的 作 用 距 离 对 被侦 查 方 而 言 缩写为。,,最 可 能 做 到 的是 降低 目标 的雷 达 散射 面积,、 、。因 此 如 何 降低 目标 的雷 达 散 射 截 面 积 就 成 为 雷达 隐 身技 术 的 核 心 问 题 而的 大小 与 目标 的 形 状材料与雷 达 的方 位 关 系 的等 有 关,,故 降低的主 要技 术途 径 为 微波 吸 收 材料一 通 过 目标 的 外 形 设计 降低,简称 外 形 技 术。二 是 研 究 目标以 减 少 目标 的 雷 达 回 波三、阻抗 和 加 载技 术吸 波材料 的分类微 波 吸 收材料 按损 耗 机 理,、 、、,可 分 为 电 损 耗 型和 磁 损 耗 型。对 于 电损 耗 型 吸 波这 种 吸 波 材 料 包括、材料 电磁 能 主 要 衰 减在 材 料 的 电 阻 和 介 电 极 化 驰 豫损 耗 上碳化 硅导磁 率 石墨’,钦 酸钡导 电高聚 物等 磁损 耗 型 吸 波 材 料包括 铁 氧 体,。梭基铁。、多 晶 铁纤 维 等 其 吸 波机 理 主 要 为磁 滞损耗 和 铁磁 共 振损 耗 实部,即 利 用 磁 性物 质 的杯以缩 短 传 播 波 长 和 利 用 它 的虚 部。厂来 损 耗 电磁 能以下主 要 介 绍 目前 研 究 较 多 的几 种 传 统 及 新 型 吸 波 剂金 属微 粉主要 通过 磁滞损 耗、涡 流 损 耗等 机制 吸 收 损 耗 电 磁 波,。一方,面 在粘 结 剂 中 的超 细 颗 粒 对 入 射 电磁 波 的 散射、衰 减 电磁 波 的 能量另一 方面。共 振 吸 收 也 是 具 有 磁 性 金 属 或 合金 超 细 颗 粒 吸 收 电 磁 波 能 量 的 一 种 方 式 微 粉 吸 波 剂 包 括 拨 基 铁 粉 拨 基 镍 粉 坡 莫合 金 粉 及 钻镍 合 金 粉 等 法 国、 。金属等 研 究 了 不 同组 分 金属 微 粉 磁 导 率“”,发现 在。一范围内。粉和拨 基 铁,粉 的磁 导 率 明 显 大 于 坡 莫 合 金 粉 的 磁 导 率 金 属 微 粉 己 广 泛 用 于 隐 身技 术 如 美 国一抗氧化、大黄 蜂 隐 身 飞 机 使用 了 碳 基 铁 微 粉 吸 收 剂、。金 属 微 粉吸 波 剂 具,有微 波 磁 导 率较 高在于温 度 稳 定性 好低频居 里 温 度 高达等优 点,其不足 之处比重 大。耐 酸碱 能 力 差吸 收性 能 不 理 想、。铁氧体吸波 剂观 结构 的 不 同,包括镍锌铁氧体、锰 锌 铁 氧 体 和 钡 系铁 氧 体 等,按微铁氧体 又 可 分 为尖 晶石 型,石榴石型和磁铅 石 型它 们 均 可 作微’波 吸 收材 料。多项 研 究表 明六 角 晶 系 磁 铅 石 型 铁 氧 体 的吸 波 性 能 最 好】。铁西北业 人 学 硕 卜论 文,一文 献 综述氧 体吸 收 电 磁 波 的 主 要 机 制 是 自然 共 振 耗三 部分组 成 川具有吸 收 强一、 。波 损 耗 由磁 滞 损 耗、涡 流 损 耗 和 剩 余损,由 于 强 烈 的铁 磁 共 振 吸 收 和 磁 导 率 的 频 散 效 应,铁氧体吸 波剂。吸 收 频 带 宽 的特 点是 目 前隐 身 领 域 应 用 最 广 泛 的 吸 收 剂 之 一,隐 身 轰 炸 机 的 机 身 和 机 翼 蒙皮 最 外涂 层 有 镍钻 铁 氧 体 吸 波 剂。一高空侦频率察机 上 也 使 用 了 铁 氧 体 吸 波 涂 层范围内’,国 内铁 氧体 吸 波 材 料 的水 平 在,,全频段吸 收率为、,面 密度 约一厚度 约,。等人 的重 量 分 数 与。 们研制 出,一,六 角 晶 型 铁 氧体并以,环 氧树 脂 制 成 的 雷 达 吸 波 涂 层 能 有 效 地 缩 减 军事 目标 的厚的该涂层在,具有最 大吸 收峰。日本 在 研 制 铁 氧体 吸 波 材 料 方 面 处 于 世界 领 先 地 位 研 制 出 一 种 由 阻 抗 变 换 层 和 低 阻 抗 谐 振 层 组 成 的双 层 结 构 宽 频 高 效 吸波涂料,可吸收 一。的雷达波,吸 收率 为,这 是 公 开 报 道 的最 好的吸 波 涂 料铁 氧 体 吸 波 剂 的 缺 点 是 高温 特 性 差 当温 度 由能 呈 下 降趋 势,,℃至℃变 化 时 其 吸 收 性℃ 以上 工 作。 。而 高速 飞 行 器如米 格包括、,要 求 吸 波材 料在、多 晶铁 纤维 吸 波 剂一 维磁 性 材 料, ,及其合金纤维,多 晶 铁 纤 维属其 电磁 参 数 具 有 显 著 的各 向异 性在 纤 维 长 度 方 向 上 有 效 导磁 率,可 以很 高,提 供 了不 同 于 各 向 同 性 介质 的损 耗机 制一可 在 很 宽 的 频 带 范 围实 现 高,吸 收率 而 且 比 重 比 传 统 金 属 微 粉 吸 波 剂 减轻面 密度可 达、一、创,的技 术 要 求 径 比等, 【’ ’。影 响 多 晶铁 纤 维 吸 收 剂 的 因 素有 纤 维 的磁 导 率电导 率直径和 长。等,’ “制 备 了 以 多 晶铁 纤维 为 吸 波 剂 波段 范 围具 有 高 的,,以环 氧 树 脂 为 粘 结 剂 的 薄,而轻的其在一和 江 厂吸 波 性 能优 异。国外研 制 的 多 晶 铁 纤 维 吸 波 材 料 已 进 入 实用 阶 段 美 国 波涂 层 在 吸 波 剂 体 积 分 数 为反射 率 低于一,公 司 研 制 的 多 晶 铁 纤维吸一,厚度 为情况下一,在’。一范围内面 密度 为,公 司研 制 的 多晶铁 纤维在一范围内 纳 米吸 波 剂一一范围内纳 米 材 料 的 优 异 特 性 为 吸 波 材 料 提 供 了 新 的微 波 损 耗机“”。理。在 吸 波 材 料 中运 用 纳 米 技 术 的研 究使纳米 材 料 吸 波 机 理 进 一 步得 到完 善、 、 。、纳 米吸 波材 料 主 要 有纳 米 金 属 与合 金 吸 波剂 纳 米氧化 物 吸 波 剂纳 米陶瓷吸波,剂、纳米 金属 微粉等纳 米 材 料 由于 本 身 比表 面 积 大,表 面 原 子 比例 高一界面极化 和 多 重 散 射 是其 重 要 的 吸 波 机 制 另 外 量 子 尺 寸 效 应 使 纳 米粒 子 的 电 子 能 级 发生 分裂’,分 裂 的能 级 间 隔 有 些 正 在 处 于 微波 的量 级 范 围,一,,有可 能陈利民’ 成 为 新 的 吸 收 通 道 「“从 而 有 利 于 微波 传 播,,进 而 影 响微 波 的吸 收,’ ”。等研 究指 出,纳米合 金颗 粒 尺 寸 为,左 右 时 其在厘米波段和毫。米波 段 具 有 优 异 的 微 波 吸 收特 性最 高吸 收 频 率 可 达另据 报 道,法国西北 「 人 学 硕 十 论 文 业,文献综述最 近 宣 布 研 制 成 功 一 种 宽 频 带 雷 达 纳 米 吸 波涂 层 该 种材 料 由 超 薄 不 定 形 磁 性 薄膜纳 米级 微 屑, ,和绝缘层 在 江 口一、粘 结剂一堆 叠而 成,磁 性 层 厚度 为,,绝缘 层 厚度为阻 率 高于该材料 的频段 内均 大 于与 粘 结 剂混 合 物 的 电。内具 有 良好 的 吸 波 性 能导 电 高聚 物。导 电 高聚 物 作 为 新 型 的有 机 雷 达 吸 波 材 料 成 为 导 电 高 聚物 研 究领 域 的 突 破 点 导 电 高 聚 物 一 般 以 具 有 兀 电 子 共 辘 体 系 的 聚 合 物 经 受 供 电性 试 剂 掺 杂 作 用 后 而 获得 的 聚 合 物 掺 杂 可 在 一 定 范 围 内 提 高 其 导 电 率 达 几 个 数 量级】, ,属 电损 耗 型 吸 波 剂,。根 据 电磁 波 吸 收 原 理,吸 波 材 料 具 有 磁 损耗 是 展宽频 带 和 提 高 吸 收 率 的 关 键 因 此 改 善 导 电 高 聚 物 的磁 损 耗 是 解 决 导 电 高 聚 物 雷达 吸 波 材料 实 用 化 的 关键’。导 电 高聚 物 吸 波 剂 主 要 有 聚 乙 炔 范 围 一 般在一、聚毗 咯、聚咪吩、聚苯 胺 等,,它 们 的导 电。与 无 机 雷 达 吸 波 材 料相 比、导 电高聚 物 雷 达 吸 波,材料 具 有 可 分子 设 计倍,、结 构 多样 化、电磁 参 量 可 调、易 复合 加 工 等优 点,尤其是一导 电 高聚物 的 电导 率 重 量 比 与 常用 碳 填 充 吸 波 材 料 相 比因 此 是 极 有 价值 的 轻 质 吸 收 屏 蔽 材料。其 典型值达国 外 先 后 研 制 了 导 电 高聚 物 聚 苯 胺,材 料 与氛 酸 盐 晶须 复 合 而 成 的雷 达 吸 波 材料等 研 究 的 导 电聚 毗 咯 在 研 制 了搀杂 的。,据称 已 用 于 武 器 装 备一。一范 围 内 电磁 波 衰减 可 达 到。等复合 材料,在范 围的 微波衰减达 到宾西 法 尼 亚 大 学 报 道 了 将 聚 乙 炔 作 为 吸 波 剂 的,。厚 的 涂 层对的微 波 吸 收达 学透 明 窗 口 上,美国,一大学 用 视黄基 席 夫碱,制 成 的吸 波 涂 层可 以喷 涂 在 飞 机 座 舱 盖精 确 制 导 武 器 合 巡 航 导 弹 的光。使 目标 的减缩,,而 比 重 只 有 铁氧 体 的手征材料又 称 旋 波材料主 要 有 本 征 手 征 材 料 和 结 构 手 征 材料 两 种。,它们 都 能减 少 电磁 波 的 反 射 并 能 吸 收 电磁 波,。手 征 材 料 吸 波 机 理 主要 是 旋波 作。、用 手 征 介 质 中 产 生 由于 电场 变 化 而 引起 的磁 偶 极 矩 以及 磁 场 变化 而 引起 的 电 偶极 矩 从 而 导致 电磁 波 在旋 波 介 质 中 的 衰减林 以及 手征 参 数,理 论 研 究 认 为手 征 材 料 可 以通 过,尾三 个变 量 来 调 节 吸 波 材料 的 电 磁 波 传输 特 性,易 于 实现 阻 抗 匹配,满足 无 反 射 要 求,手 性 材 料 的 频 率 敏 感 性 比 电磁 参 数 小,可 达 到 宽频 吸 收 的,效果目前 还 没 有 十 分 可 靠 的论据 表 明 手性 材 料 能 产 生 如 此 大 的 作 用。还 需通 过进 一 步验 证 伽。当 手 征 材 料 手 征 参 数达 到以 上 时 手 征 材 料 有 望 进 入 实用 阶,段 其 关 键 是 手 征 材 料 微 观 和 宏 观 吸 波 机 理 研 究 以 及 改 进 微 型 螺 旋 制 作技 术及 提 高手 征 参 数。以两 北 卜业 人 学 硕 十 论 文文献综述吸 波 材 料 的物 理 化 学 性 能吸 波 材料 的 电、磁 物 理性 能、物理化学基础、热 物 理 性 能 及 微 波 吸 收 剂 电磁,参 数 的 匹 配 与 最 佳 化 等 理 论 是 制 备 吸 波 材 料 的 基 础 研 究 对 材 料 的 吸 波 性 能起 着 决 定性 的 影 响 作 用,。因此,在 探 索 制 备 高效 吸 波 材 料 时,必 须 充 分 考虑 这些 基 础理 论 知 识 即 根 据 材 料 的 电 磁 性 能 和 物 理 化 学 性 能等 基 础 理 论 知 识 来 确 定吸 波 材料 的组 成。吸波材料 的 电电阻 率、、磁物理性 能幼 和 复磁 导 率复 介 电常 数旧 介 电损 耗 角 正 切,劫 等参数 是 保 障 材 料 原 始 组 分 和 整 个 材 料 吸 收 电磁 波 的 基 本 物 理 特 性 是 评 价 吸 波 材 料 的主 要 参 数。电阻 率理 论研 究 表 明、户,当 介 质 组 分 的损 耗 很 小,,甚至 可 以略 去不 计 时,对金属一 介。质 半 导体 一 介 质 型 吸 波 材 料 来 说 其吸 波 性 能 很 大程 度 上 是 由漏 泄 电 导 决 定 的 复介 电常数 复介 电 常 数两 个基 本 参 数,。和 复 磁 导率和 复磁 导 率林林二。一一 江 厂是 吸 波材 料 电 磁 特 性 的。、它 们 的 合 理 性 和 实用 性 是 评 价 吸 波 材 料 性 能 优 劣 的 主 要 依 据 日分 口 别 为 吸 波 材 料 在 电 场 或 磁 场 作 用 下 产 生 的 极 化 或 磁 化 程 度 的变 量 扩为在外 加 电场 作 用 材 料 偶 极 矩 产 生 重 排 引 起 损 耗 的 度 量 厂 在 外 加 磁 场 作 用 下 材 为,,料 磁 偶极 矩 产 生 重 排 引 起 损 耗 的 度 量磁 导 率 的虚 部 决 定 的。。由此 可 知,能 量 损 耗 是 由 复 介 电常 数和 复,因此,探 索 制 备 吸 波材 料 时必 须 充 分 考 虑 复介 电 常 数 及复磁 导 率 的 影 响 因 素。介质损耗角 正 切劫,介质 损 耗 角 正 切 较 为广 泛。”是 表 征 吸 波 材 料 的 一 个 重 要 的 电磁 参 数,在 实践 中应 用, ,。在 损 耗 取 决 于 电 导 的 情 况 下 介 质 损 耗 角 正 切 由 复介 电 常 数 决 定,尼 在 损 耗 取 决 于 磁 导 的 情 况 下 介 质 损 耗 角 正 切 由 复磁 导 率 决 定,二厂 下。研究表 明介质损 耗 角 正 切是频 率。和温度的函数。吸 波 材 料 的 物 理 化 学基础材 料 的 热 物 理 性 能 是 影 响 材 料 性 能稳 定 性 的重 要 因 素 之 一。。吸 波材 料 对 电磁,波 能 量 的 吸 收及 转 移 大 多 以热 能 的 形 式 散 发 因 此 改 善 吸 波 材 料 的 耐 热 冲 击 性,西北业人学硕 十 论 文,文 献 综述。克 服 其 高温 下 性 能 恶 化 提 高 其 热 稳 定 性 是 吸 波 材 料 研 究 的 一 个 重 要 方 向 吸 波材料 的 热 稳 定 性 与 许 多因 素 有 关以及 制 品 的 形 状、,如 与材 料 的 成 分。、物 理 化 学性 能、机 械性 能。尺 寸 和 工 作 条 件 等 因 素有 关研 究 表 明采 用 碳 化 硅 氮 化 硅 碳,氧化硼,制 成 的耐 高 温 陶 瓷 吸 波材 料取 得 了 一 定 的进 展,有 望 使材 料 保 持 较 高 的热 稳 定性 的 同 时提 高 材 料 的 吸 波性 能。制 备 吸 波 材 料 的 物 理 化 学 条 件 是 在 热作 用 腐 蚀 作 用 及 其 它 条件 的 影 响 下吸 波 材 料 的结构、、,成 分 及 性 能 应 具 有 高 度 的稳 定 性,。在 军 事领 域 中,由于 吸 波材。料 的应 用 环 境 十分 复 杂影 响 了其 工 程 应 用。所 以对 吸 波材 料在 使用 过程 中 性 能 稳 定 性 的 要 求 更 高,如金 属 微粉 吸 波材 料 因 在使 用 过 程 中 有 易氧 化 的 缺 点导 致 吸 波 性 能 大 大 降低,吸 波材料 电磁 参数 的 匹 配 与最 佳 化吸 波材 料 一 般 由基 体 材 料或粘 结剂,与 吸 收 剂复 合 而 成,。研 究 内容包括 基体材 料、吸 收 剂 和 成 型 工 艺 的设计。其 中吸 收剂的 性 能数 量 及 匹 配 选 择 是吸 波材料 设 计 中 的 关键 环 节从 物 理 学 和 材 料 学 的 角 度 来考 虑,在测 试 新 型 吸 波 材料 和 吸 收 剂 时、,应 该首。先 满 足 对 吸 收 剂提 出 的 电磁 特 性波长 范 围频带、反 射 系数 等的具 体要 求,在材 料 的 电磁 参 数是,。和林 不 随 频 率 而 变 化 的 条件 下,,吸 收 系 数 与频 率 成 正 比再但考 虑吸 收 剂 的 尺 寸 效 应在这种情况 下,则 在 微波 中的长波 段 最 好 选 择,值 大 的吸 波材料,。增 加 了 匹 配 的 困难。并 且 在 其 他 条 件 相 同 的情 况 下 在 厘 米 范 围和 厘 米 范 围 以 上。,使吸 收选择介剂的 工 作 频 带变窄电常 数 和 磁 导 率因此、,频 率较 高时引叫 不 太 大 的 吸 波材料较 为理 想同时,从 吸 波材 料 的效和果来看,最 好 是 它 们 的 虚 部 对 介 电 常数 和 磁 导 率 做 出 主 要 贡 献,’江如 果吸 收剂的尺寸 不 受 限制。则在 某些 情 况 下 采 用 损 耗 系数 小 的材料较 好,从 电特 性 的 稳 定 性 来看在 分层 结构 中,,最 好 采用 以 金 属 粉末 与 非 吸,收 介质 粘 合 剂 的混 合 物 为 基 础 的 材 料 在 几 何 不 均 匀性 的 吸 波 剂 中 可 采用 半 导体和 其 它 类 型 的 吸 波 材 料。当 要 求 吸 收 剂 在 窄 频 带 中 工 作 时 通 常 比 较 合 理 的是而 平 面 型 多 层 结 构 是 获 得 高效、,采 用 几 何 尺 寸较 小 的 谐 振 型 吸 收 剂 如 铁 氧 体宽频 吸 波 材 料 的 一 个 途 径 制 备 吸 波材 料 时许 多其 他 限制 料, , ,。除 了 对 电磁 参数所 提 出 的要 求 之 外。,一 般 对 吸 收剂还 加 上如 真 空 和 结 构 方 面 的限制等简 言之,要 获 得 性 能 优 良的吸 波 材。必 须 遵 循对 电磁 辐 射 等提 出 的 综 合 要 求 和 限 制 条件西 匕 业 人学硕 十论文文献综述聚 苯 胺 的合成、掺 杂 及 导 电机 理聚 苯胺 的合 成 与 掺 杂一不飞 一 林不飞一了、一了 丫 一一一 夕。、、,一聚 苯 胺 的 合 成 方 法 有 化 学 法 和 电化 学 法 两 大 类 苯 胺 单 体 在 酸 性 溶 液 中 同 氧 化 剂 反应,或 者 在 电 极 上 发 生 氧 化 缩 合 反应,标 准 甘 汞 电极即可 获 得 聚 苯 月 安灯厂一飞、厂一双,一沂一一丁 一于 一犯曰’争,一一,‘又 了如、 、‘ 二二一 知 十这 里 的 酸 可 以是 无 机 酸等或 有机 酸。如按 酸、磺酸等,在二 一,的浓 度 范 围 内,所 获 得 的 聚 苯 胺 导 电性 较 好。、可 用 的氧化 剂 得 种 类 也 很 多 研 究 最 多 的 是 过 硫 酸氨 氧 化 剂 的摩 尔 用 量 在 单 体 的 一 倍 上下 较好。电 化 学 氧化 聚 合 的 电 极 可 以 是电极电极 等,支 持 电解 质种 类 很。多,其 中 阴 离 子 作 为 掺 杂 聚 苯 胺 的 对 离 子进 入 聚 苯胺 分子 链 苯 胺 聚 合 的 反 应 机 理 为 阳 离 子 自由 基 聚 合,其 聚 合 反应 历 程 如 图所示链 引发咖一丈 一 少,咧一一丙二仁眯牙厂丫 扁 厂叹、犯二了二链增 长 矛 飞 一’一牡夕从一十厂一 飞一,、一一 一火 夕―一、一一一一」 卜一一,一讨勺,班笋一材仁卜 仁 卜肉一。西北 〔 大学 硕 士论文 业文 献 综述链 终止斑笋 毛抖 瞥 心 二 班笋 丈弥 ⑧一十喻衬一丸一?咖一,‘一图苯 胺 聚 合 自由 基 反 应 历 程聚 合 反应 分 三 步链 引发,、链 增 长 和 链 终止。首先,苯胺 被慢速 氧 化 形 成 阳。离子 自由 基一扩 苯胺 阳 离 子 自由 基 的 形 成 是 决 定 反 应 速 率 的 主 要 一 步, ,接着 这 个 阳 离 子 可 能 失 去 质 子 和 电 子苯基,。与 苯胺 单 体 结 合 生 成 一 个 苯 胺 的 二 聚 体,亚苯基二胺,这 种 结 合 主 要 是 以头尾 连 接 的方 式 结 合,二 聚体一 旦形成就 可 以迅速 被 氧 化 成 醒 结构这 是 因 为 它 的 氧 化 潜 能低 于 苯 胺 的氧 化 另 一 个苯 胺 单 元 可 能亲 和 性地 进 攻 被 氧,潜 能 二 聚 体 的 形 成 是 反应 的 关 键 步 骤,。化 的二 聚 体 形 成 三 聚 体 这 个 过 程 就 像 形 成 二 聚 体 一 样子。不 需 要 氧 化 两 个 苯胺 分,随着氧 化 单元 逐 步加 到 二 聚 体 上。,所 产 生 的齐 聚 物 更 易 被 氧 化,更 易 接 受苯胺 单体 的 亲 和 性 进 攻 方 式 进行 着,由于 阳 离 子 之 间 的 相 互 排斥 作 用,链 增 长 以 头 一 尾 结合 的,一 旦 这 种结 构 的浓 度足 够 大。它就 可 能被氧化并 与 剩 余 的 苯胺 单体反应,直 到 高分 子 量 的聚 合 物 形 成记年 发现 队。与酸 碱 的 反 应 实 际 上 就 是 掺 杂 反 应 关 于 队,。的质 子酸 掺 杂 机 理 和 掺 杂 产 物 的结 构 主 要 有极化 子 晶 格 模 型 和 四环 苯 醒 变 体模型,如图所示两 者 的共 同 点是掺 杂 反应 从 亚 胺 氮 的 质 子 化 开 始,,质 子携带 的 正 电荷 经 过 分 子 链 内部 的 电荷 转移 沿 分 子 链 产 生 周 期 性 的 分布同 是 前 者 电荷 分 布 的 重 复 单 元 包 括 两 个 芳 环,。两 者 的不,由 于 重 复 单 元 结 构 的对 称 性分子,链 中只 能 区 分 出 一 种 芳 环 和 两 种以 区 分 出 三 种 芳环原子岌、而 后 者 的 重 复单 元 包 括 四 个 芳 环可式中‘、‘和 两种原子’。最近,耿 延 候等人 获得聚,一二 甲基 苯 胺的高分 子 辨 的,和 一谱,令人 信 服地 证 明 了 掺 杂 后 存 在 三 种 不 同 芳环 存 在 分 子 链 上 以及 甲 基 与 分子 链 之间 的 电 荷迁 移 这 为 四 环 苯 醒 变 体 模 型提 供 了 新 的 证 据示在图, ,其 相 应 的 掺 杂 机理 也 图中。书“一一必一班一一“冬 仁―一。,。一乙 ,, 、二 。勺 仪七」丁天全二西北 「 人 学 硕 卜论 文 业一文献 综述一廿一漏勺一蛛州图』 仁尸仁 一磊认 一四环变体模型聚 苯胺 掺 杂 态 结构 模 型一仁卜⑧“一州公曰丙一木“ 态‘少 班少 荞 仁卜 怪 月 风 义多 代少 么 之乡声一飞足、肉一质 子化分 子 内 电 荷转 移一飞少一”一 一 一又 厂一 矛 飞漏场,曰公娜― 掺杂态图聚 苯 胺 质 子 酸 掺 杂机 理四苯环 醒 变 体 模 型聚 苯 胺 导 电机 理对 于 聚 苯 胺 结 构 的 认 识 人 们 曾做 出过 许 多 努力 现 己 被 大 家 公 认 的是在 年 提 出的模 型,,于一 仁卜 斑少 哎少 一 ⑧ 廿还 原 部分一 氧化程度氧化 部分关 于 聚 苯胺 的 导 电 机 理,目 前主 要 有 三 种 模 型。定态 间 电 子 跃 迁 一 质 子 交换 助 于 导 电模 型 质 子 交 换 助 于 电 子 导 电模 型 是 基 于 水 的 存 在 有 利 于 聚 苯胺 导 电 试验 事 实。一。真空 干 燥 后 的 聚 苯 胺 电 导 率 随 着 吸 水 量 的增 加 而 增 大 将 干 燥 的 聚 苯胺 置 于 一 定 的蒸汽 压 下,其 电 导率 随 时 间 的增 长 而 增 大。二 十 四小时后 达 到稳 定,。核磁 共振研 究 证 实 聚 苯 胺 中有 两 种 类 型 的 质 子 存 在分 别 对 于 游 离 的核 固 定 的西北。业 人学 硕 七 论 文,文 献 综述吸 附水当聚 苯胺 减 压 抽 真 空 时,可 观 察 到游 离水 信 号迅 速 下 降,但 突 然 引入 重。水时,其信 号 又 显 著增 强表 明水 分子 在 固定 相 和 游 离相 之 间存 在 交 换作 用,我 国 学者 王 利 祥等 认 为 聚 苯胺 的 电导过 程 是 通 过 电 子 跃 迁 来 实 现 的 即 电,子 从 还 原 单 元 迁 移 到 氧 化 单 元 上 而 电子 发 生 跃 迁 的 基 本 前 提 是 水 在 单 元 之 间 交 换,改 变 热 力 学状 态。其模型如 图生 坷山 ,一图不 同形 式 的 聚 苯 胺 热 力 学 稳 定 区 与一,一一‘值关 系,可见,一一和一,两 个 基 团不 在 同 一值区域,一和一一 的热,力 学稳 定 态 虽 在 同 一 区 域但质子化程度 不 同。一一 在 失 去 一 个质 子 时,不能 同 时失 去 一 个 电 子 然而,路线而 水 可 以起 到 碱 的 作 用引 起质 子 交换,。电子 可 以从 一一 基 团上 失去,导 致 定 态 间 电子 跃 迁“有利 于 导 电”,。但 是 这 一 模 型 只 考 虑 到双 极 子 态不 适 用 于 高 掺 杂 时所 形 成 的 极 化 子 晶 格显然 有些 不 够 完 整。颗 粒 金 属 岛模 型导 电聚合 物 的 颗 粒 金 属 岛 胺 的 电导 率 和 温 度 的关 系符合 胺“”模 型 的 提 出 是基 于 以 下 事 实饰① 掺 杂态 的聚苯。夕‘’ 泛方程② 中 等掺 杂 度 的 聚 苯这 些现 象被 认充 分 掺杂 的 三。掺 杂 率小 于“ ”的磁 化 率 随掺 杂 率 的 升 高 而 呈 线 性 增 加““ ” ” 为 是 由于 不 均 匀 掺 杂 产 生 的 金 属 区 和 非 金 属 区 的相 分 离 结 果维微 金 属 岛 存 在 于 未 掺 杂 的 绝 缘 母 体 中 增大电导,若 掺 杂 进 一 步进 行、,“岛 的 尺 寸稍 微、”形成新的 金属 岛、“”。这 一 模 型得到 了 热 电动 势。电导 与 电场 依赖 性,声频、和“”,研 究 的支持传 输性 质研 究 表 明两 个 金 属 岛 之 间存。“”在 适 当尺 寸 的 障碍”这 一 势 垒 的存 在妨 碍 了 高 导 电率的 获 得,计 算表 明”,“金属 岛 内的 电 导 率 约 为,大于宏观 所测 的 电导 率。“金 属 岛 的 尺 寸约与 掺 杂 聚 苯 胺 结 晶 区 的相 关 长 度 吻 合“金 属 岛 之 间 的 电荷 传 导 受控 于”两北“一业 人 学 硕 卜论 文”一 一 。一文献综述电荷 能 量 限 制 隧 道少 量 水 的存在 可 能降低 隧 道 障碍 的 有 效 高度 和 宽度,从 而 有利 于 导 电。极 子和 双 极 化 子相 互 转化 模 型表孤子止 电孤 子、极 子和 双 极 化 子间 内 在 联 系止 电极 化 子一中性 孤 子 中性孤 子 中性 孤 子负 电孤 子中性 孤 子负 电极 化 子中性 极 化 子止 电双 极 化 子个 正 电极 化 子 个 负 电极 化 子负 电双 极 化 子,尽管极化子、极 子 和 孤 子来 自不 同 的 简 并 态但 是 它们之 间存在着如 表,所 示 的 内在 联 系稳定形式,。,而 且 它 们 的 物 理 实质 都是 能 隙 间 的 定域 态,极 子 是孤 子 形 成 的。因此,孤 子 是 生 成 聚 苯胺 载 流 子 的最 基 本 的 单 元聚 乙 炔 具 有 规 整 的 单双 键 交 替 的 主 链 结 构, ,“孤 子 的概念是”址,依 和。首先 提 出用 来 解 释 聚 乙 炔 电导 率 及 其 这种 一维 的主导 电物理 性 能 的子 态之 间 强 的 相 互 作 用 和相 动。从 拓 扑学 上 来 说”,,主 要 是 由 能 量 相 同 的 两 个 不 同 的相,的交 界 处 形 成 畴壁“即 孤子,“”。它 可 带 电或 不 带 电而 且 可 以在链 上 运,事 实上,所 有 共扼 高分 子 中, ,具 有两 种简并基 态 的只 有 反式 聚 乙 炔,其他的。高 分 子 一 旦 长 短 键 换位 后非简 并 的基 态 图能量 就 增 加 很 大因而不存在 孤子“”。如 聚 苯胺 具有这 种 体 系最 终 不 能 形 成 孤 子、,而 只 有 形成 极 化 子 和 双 极化 子如所 示 为 聚 苯胺 极 子?双 极化 子 和 孤 子 的 结 构? ? ?? ?……仁冷暑长万⑧…… 极子双极化子????……仁曰沙 ⑧ ③图聚 苯胺 极 子’,下一” ””””孤子、双 极 化 子 和孤 子 结 构 示 意 图,已 有 的研 究 结 果 表 明,对 于 非 取 代 聚 苯胺在用 质 子酸低 度掺杂时其两北业 人 学 硕 十论 文。文献综述导 电的载流 子 主 要 是 单极化 子我 国 学 者 王 慧 中等’ 】人 提 出 的 掺 杂 态 聚 苯胺 单极 化 子 和 双 极 化 子 相 互 转 化 结 构 模 型 比 较 好 的用 极 子 和 双 极 化 子 理 论 解 释 了 聚苯 胺 的 导 电机 理,如图所示公 心 今义少 ⑧ 一 一洲 枷一丈少专专“双 极 化‘侧侧 哎少 袭圣呈―卜十苯式双 极 化 子一⑧、苯 式双 极化 子哎少 袭多图,关少,,百单极 化 子掺 杂 态 聚 苯胺 单极 化 子 和 双 极 化 子相 互 转 化 结 构 模 型这 一 模 型 可 以 看 出 掺 杂 态 聚 苯胺 体 系 中 既 有 绝 缘 成 分 也 有 各 种 导 电结构又 有单极化 子 晶格。主 要 为 结构,主要 结构。就 一 个 分 子链 而 言既 有双 极化 子 晶格。,段,还 有 这 两 种 晶格 的过渡 段,各 段 数 目和 长 短并不一 定在一 定 的双极 化子值下它 们 之 间 处 于 动 态如 下 平 衡一 、、,。、 ,碱性 聚 苯胺 型双 极化 子一 尹, ,单极 化 子 ’在 导 电过 程 中 的端段 缺 陷 的链 间 传 输。苯型双 极化 子,起 着特 殊 作 用实 际 上 可 视 为结 构,或随 着 热 振 动 和 质子 化结构”不 断的 生 成 和 消 失同 时 造 成 电荷。,使 电荷 绕 过 绝 缘 段 在 金 属 岛 之 间 畅 通。“实现 电导,聚 苯 胺 的 链 结 构 对 导 电性 有 很 大 的 影 响根据 上述 模型只 有 单极化 子刁 能,‘使 聚 苯 胺 表现 导 电性电。,因 此 有 利 于 双 极化 子 转 化 为 单 极 化 子 单 键 结 构“”。有 利于 导,由此可 见,一 定 的 苯一 苯 结构是必 要 的‘也就 是 说,必 须 取 一 定值。其掺杂态 对 电子 的传 输 刁 最 有 利,不同值对 聚 苯胺 导 电性 的 影 响 见 表西北 卜业 人 学 硕 十 论 文表 不同文 献 综述 值 所 对 应 的聚 苯胺 的 导 电 性值商 品名称无 色翠绿 亚胺 无 色 翠绿 亚胺类型 中性掺杂颜色淡黄导 电性绝缘体绝缘体淡黄 蓝色 浅绿 深蓝 绿色蓝黑 蓝原翠绿 亚 胺原翠 绿 亚 胺翠绿 亚 胺 翠绿 亚胺 苯胺 黑 苯胺 黑全 苯胺 黑中性 掺杂中性 掺杂 中性 掺杂 中性绝缘体 半导 体 绝缘体金属体绝缘 体 绝缘体 绝缘体 绝缘体二紫色 紫色全 苯胺 黑掺杂二从表“可 以看 出”,,完全 还 原 型和 完 全氧化 型,的 聚 苯 胺均不 能发 生 掺 杂 反 应其 质 子化 只 能 导 致 成 盐为绝缘 体附近。,。普通 聚 苯胺 掺 杂后 的电 导率 与 分 子 式 中 的值 密切 相 关,在即 聚 苯胺 分 子 链 中 的 氧 化单 元 数 和 还 原 单 元 数 相 等 的 中 间 氧 化 态 电导 率 最 高聚 苯 胺 的研 究 历 史自从 第 一 种 导 电 高 聚 物一 掺 碘 的 聚 乙 炔 发 现 以 来 人 们 又 陆 续 开 发 出 了 聚苯胺、,聚毗 咯、聚 噬 吩 等 导 电 高 分子 材 料、。聚苯 胺 式 一 种 典 型 的 导 电聚 合 物、,因其具 有 多样 化 的结 构环 境 稳 定性、较 高 的 电导 率、独 特 的掺 杂 机制,优 异 的物 理 性 能,、良好 的原料 廉 价 易 得 及 合 成 方 法 简 便等优 点。而 成 为 最 具 有应 用 前景 的 导一 百 多年 中电高分 子 材 料 之 一自从年首 次研 究 聚 苯 胺 以来聚 苯胺 的 研 究 发 展 经 历 了三 个 阶 段“苯胺 黑 本质 的 讨 论和 对 苯胺氧 化产物 的 本质 展 开 了 激 烈 的争 论“ ”,”世纪初。前者 将 苯胺 的基 本 产 物 和 缩 合 产物通 称 为 苯胺 黑而,分别以、、为氧化 剂合 成 了具 有 五 种 不 同氧 化 程 度 的 苯 胺 八 隅 体 基 于 颜 色 变 化 元 素分 析和 溶解 性 实验‘、,他提 出 苯胺 的 基 本 氧 化 产 物,八隅体不 是 苯胺 黑、“’,,而。形 是 成这种 命苯胺 黑 的 中 间 产 物。”并分别命名为等名 至 今 仍在 使 用西 北 二 大学 硕 十 论 文 业文献综述有机半导 体 的开 发世纪年代末。,等采 用 过 硫 酸氨 为氧 化 剂,,制 备 出 电导 率的聚苯 胺。研 究表 明聚苯 胺 具 有 质 子 交换。、氧 化 还 原和 吸 附水 蒸汽 的性质 他 们 还 组 装 了 以 聚 苯胺 为 电 极 的 二 次 电池 但 这 一 研 究 结 果 当 时 并 未 引起人 们 的注 意。成 为 导 电聚 合 物 的 研 究 热 点 传 统的有 机化 合 物 由于 分 子 间 的 相 互 作 用 弱 一 般 认 为 是 绝 缘 体 因 而 过 去一 直 只 注 重 高 分 子 材 料 的 力学 性 能 和 化学性 能。,。世纪年代 初 人们 发现 有 些有机物 具 有 半 导 体 性 质 复合 物烷加,年 代 末 又 发 现 了一 些 具 有特 殊 晶 体 结 构 的 电荷 转 移年 代 初 发 现 了 具 有 一 定 的 导 电性 的 四 硫 富 瓦 烯 一 四睛 代 对 苯 醒 二 甲一。年人们发现。聚 乙炔以、化 学 掺杂后,电导率 急 剧增,可 以达 到 金 属 秘 的 导 电性 能,此 后 人 们 开 始 关 注 高 分 子材 料 的 导 电性聚 乙炔、逐渐发 明 各种 导 电性 高分 子 材 料胺 因 其 具有 电导 率 高 了 人们 的 高度 重 视。、如聚毗咯聚 咪 吩和 聚 苯胺。其 中聚 苯,稳 定 性 好 以及 制备 方 法 简 单、条件 易 于 控 制 等 优 点、引起聚苯胺,的种 种特 性 使 其 在 电池金属 防腐、印刷、军 事等 领 域 具 有极 诱 人 的应 用 前 景 被 认 为 是最 有 希 望 在 实 际 种 得 到 应 用 的 导 电聚合 物。聚 苯胺研 究现状 及应 用经过近年的发展,,导 电高 分 子 逐 步进 入 使用 化 阶 段、。导 电高 分 子 的 应 用、领域 及 其 广 泛,包 括 电色 显 示传感器、电磁 千 扰 屏 蔽,、抗静 电金 属 防腐及 微波 吸 收 等 鉴 于 导 电 高分 子 本 身 加 工 性 能 的 局 限 性 使 得 其 在 金 属 防 腐 和 微 波 吸收 方 面 的 潜 在 应 用 最 容 易 实现及 在微 电 子 设 备、。聚 苯胺 因 为其 电 导 率 高 电致 变 色 和 显 示 器 件,、、稳 定性 好、合成 简 便 以、可 充 电 电池、非 线性 光 学 器 件传感器和 检测 器 等 多 方 面 广 阔 的应 用 前 景 一 直 是 导 电高 分 子 领 域 中最 有 吸 引力 的研 究课题之 一‘一“。电磁 屏 蔽 和 隐 身本征 导 电聚合物 的 室温 导 电率可 在绝缘 体 一 半 导体 一 金属态范 围 内一。变化,在 不 同 条件 下 呈 现 各 自的 性 能,因 而 在 电磁 屏 蔽 和 隐身 中 具 有 实 用 价 值 可 以 通 过 以 下 途 径利 用 导 电 高 分 子 实现 电磁 屏 蔽 和 隐 身利用掺 杂态 导 电 高 分 子 的 导 电 性 和 半 导 体性 反 射 或 吸 收 电磁 波 壳 内壁 和 孔壁 上 形 成 导 电 高 分 子 涂 层以 实 现 电子 仪 器 壳 内外 的 电 磁 屏 蔽, ,①,②在 电子 仪 器一并将 其 导 电能 力提 高到’以上③利 用 导 电 高 分 子 在 掺 杂 前 后 导 电 能力 的 巨西 匕 业 人 学 硕 十 沦文,文 献 综述,大变化,实现 防 护 层 从 反 射 电 磁 波 到 透 过 电 磁 波 的 切 换,使被保护装 置 既 能摆脱,敌 方侦 察又 不 妨 碍 自身 雷 达 工 作。这 种 可 逆 智 能 隐 身功 能在 迄 今 发 现 的各类,隐 身材 料 中 是 独 一 无 二 的开 发 复 合 型 电 磁 隐 身材 料。④导 电 高 分 子 的 电 损 耗 与其 他 材 料 的 磁 损 耗 相 结 合聚 合 物 屏 蔽材 料 除 用 在 大 型 计 算机机 房,、电 力系 统 外 还 可 用 于 军 事 设 备 中。,。据 报 道 导 电聚 合 物 己 成 为 飞 机 隐 形 涂 装 中 的 关键 组 分 料 的标 价 是。公 司对此 类 隐 形 涂美 元 磅 屏 蔽 材 料 对 电 磁 波 屏 蔽 的优 劣 由屏 蔽 效 能,值 来评 估电磁 屏 蔽 是 指 电磁 波 的 能 量 被 物 体 表 面 吸 收 或 反 射 而 使 其 传 导 受 阻 电磁 波 能 量 的衰 减 程 度 的 大 小 表 示 屏 蔽 效 能明屏 蔽效 果 愈好 见 表,的好 坏,它 以分 贝表 示 分 贝值 愈大 表,。表屏 蔽效 能 的 分 级 标 准研 究 者们 计 算 了一 些 导 电聚 合 物 的 屏 蔽 效 能 较好,值,发现 聚 苯胺 的 屏 蔽效 果范围内,当 聚 苯胺 的膜 厚 全。林时,其值在可 以满 足 工业和 军事方面 的 要求聚 合 物 二 次 电池导 电 聚 苯 胺 具 有 可 逆 的 电化 学 氧 化 还 原 性 能以 反复 充 放 电的 二 次 电 池。,因 而 适 宜 做 电极材料,制造 可年,和相继 报 导 了 以 导 电聚 合 联合研 制物 作 正 极 的 二 次 电池了’。,一年 日 本 的桥 石 公 司 和 精 工 电 子 公 司钮式。一队、电池,并投 放 市场。,成 为第 一 个 商 品 化 的 塑 料,电池一这 种 电池 可 用 在 计 算机,存储 器 等装 置 中 近 年,日 本 关 西 电子 和 住 友 电气 工 业 合 作 试 制 了输 出 功 率 为聚 合物 二 次 电池铿 二 次 电池 主 要 有 以 下电容 量 为。 一 、 一、的 高输 出一、大容 量 铿一 。预 计 可 作 为 家 用 贮 存 电 力 的 电源目前 己 上 市 的 聚 合 物、个品种,?,,即关 于 聚 合 物 电池 的 工 作 原理 己 有 文 献 作 过详 细 的 报 导导 电聚 合 物 也 可 分 为一一,值 得 一 提 的是,,型 聚合物和“一型 聚合 物。以一型聚合物 为 正 极一型聚合物 为 负 极 组 成 的 电池 被 称 为 全 塑 料 二 次 电池”,理 论 上 这 种 电 池 具 有 工 作 电压高、成 本低、安 全 性 能好 等优 势。尽 管 导 电聚 合 物 二 次 电池 具 有 许 多 优 点,但 目前 的 市场 并 不 大,,这 与它 本 身的缺 陷 有 关。臂如,由于 聚 合 物 电极 在 空 气 和 水 中 不 稳 定,。电池 需 加 密 封与无机层 间 化 合物 相 比导 电聚 合 物 需 要 的 有机 电解 液 多 作 为 电 极 的 本 征 导 电聚 合西北 工 业 人 学硕 士 论文。文 献 综述物 其 发 展 方 向可 能 有 两 方 面充 电 的 结 晶化 问 题于回收、,,一 是 作 为 铿 二 次 电池 的 正 极 材 料。,以 解 决 铿 电池,提 高鲤 电池 的 性 能安全可靠、二 为 向 全 塑 料 电池 方 向 发 展 研 制 出 易。任意形状、不 受 资源 限 制 的绿 色 电池金 属 防 腐 和 防污年代 发 现 聚 苯 胺 和 聚 毗 咯 等 具 有 金 属 防 腐 蚀 功 能 在 钢 铁 或 铝 表 面 形 成 均匀致 密 的聚 合 物 膜 膜 下 金 属 得 到 有 效 保 护 在 系 统 的腐 蚀 实验 和 深 入 的 电化 学研 究 之 后 发现 导 电 高 聚 物 防 腐 行 为 有 自 己 的 特 点,,。主 要 表现在① 普适性,。在适 当条件 下,聚苯胺、聚 毗 咯 对 各种 合 金 钢 和合 金 铝 品 种 具 有 防 腐蚀 能 力本征,态 聚 苯 胺 和 掺 杂 态 聚 苯 胺 都 具 有 这 种 能力 化 学 防腐 蚀 机 理 起 到很 重要 的作 用,② 除 了对 氧 和 水 的 隔 离作用 外。电,③ 由于 聚 苯胺 与 金 属 间 的 氧 化 还 原 反应。在 金 属 表 面 形 成致 密 透 明 的 氧 化 物 膜 是 底 层 金 属 获得 保 护 的 重 要 原 因 这 里 值 得 一 提 的 是 长 春应 用 化 学 所 开 发 的两 种 防 腐 涂 料 体 系聚氨 酷 的 复合 涂 料,, 】 一 是 掺 杂 态 聚 苯胺 与其 中 聚 苯胺 的掺 杂 剂采用十 二 烷 基 苯 磺 酸, ,二 是 本征 态 聚苯胺 与环 氧树 脂 的 复合 涂 料,其 中 采 脂肪 多胺 作 聚 苯 胺 的 溶 剂 又 作 环 氧树 脂 固化。剂 可 实现 聚 苯胺 与 环 氧 树 脂 在 分 子 水 平 的 混 容国家富锌 防腐 漆 的 水 平,以上 两 种 涂 料 的 综 合 性 能达 到。向聚 苯胺 涂 料 的 实用 化 迈 出 了坚 实 的 一 步,在 聚 苯 胺 防腐 涂 层 海 上 挂 片 实验 过程 中一 发现,发 现 聚 苯 胺 具 有 防污 功 能,。基 于这长 春 应 用 化 学 所 和 有 关 合 作 单位 己 经 开 发 出 海 上 防 污 涂 料,并 正 在 努力提 高防 污 涂 层 寿 命研 究防 污机 理。这 方 面理 论和 技 术 的 突 破 显 然 会有 重 要 的贡 献。,对 解 决舰 船 和 海上 设施 的海 生 物 附 着 这 一 世 界 难 题,抗静 电导 电高 分 子 的 出 现 特 别 是 可 溶 于 有机 溶 剂 的 聚 苯 胺 和 聚 毗 咯 的 出 现 为 高, ,‘。分 子 抗 静 电剂 带 来 了 希 望是表 面 聚 合 型 的, ,”。导 电 高 分子 抗 静 电 剂 的 使 用 方 法 主 要 有 三 种。。一种主 要 用 于 纤维 和 织 物,将 纤 维或织 物 表 面 吸 附 一 层 毗 咯 或 苯胺,单体然 后在 酸性 条件 下 氧 化 聚 合,形 成 表层 聚 合物 层则 会 有抗 静 电 效 果,。对纤维 进 行 表 面 处 理形 成 孔状 结构,,可 增 加 导 电 高 聚 物 的结 合 牢 度。使 用 自掺 杂,聚 苯胺 和 较 大 分 子 量 掺杂剂。可 延 长 有 效 抗静 电时 间,第 二 种 是 复 合 涂料和前面提 到 的 防腐 涂 料 制 备 工 艺 大 体 相 同可但 只 需要 使用左 右 的 导 电 高聚 物 即,第三 种 是 填 充 型 的,即 将 导 电 高 分 子 或它 的 复 合 物 加 到母 体高分 子 中。与母体高 分 子 一 道 加 工 成 型 等 或 者 将 掺杂 的。,例 如掺 杂的加入,、、、、队或先 吸 附 在 炭 黑 表 面 再 加 入 到 上 述 母 体 高分 子 中。,都 可 给 母 体 高分 子 带 来 抗 静 电效 果 这 里 的 主 要 困 难 是 如 何控 制 导 电 高 分子 在母体中 的 分 散状 态研 究 结果 表明,关键 是 形成 导 电 高 分 子 本 身 的 导 电通 道,而不西北业 人学硕 十 论文。文献 综述是 简单 地 追 求 导 电 高 分 子 与 母 体 的 完 全 相 容 事 实 上 正 是 利 用 导 电 高分 子 与 母 体 的 不 相 容 性 来 形 成 导 电 高 分 子 所 在 相 的连 续 分 布一,才 有 可 能使 导 电 阀 值 保 持在,’的范 围。美国。公 司 用 有 机磺 酸掺 杂 的聚 苯 胺 和 商 用 高 聚 物 共 混制 得 各 种 颜 色 的 抗 静 电地 板,与,叩、】 备 了 聚 苯 胺 基 透 明的 制可 热 固化 涂 料 与 基 体 有 良好 的 粘 合 性 并 且 抗 化 学腐 蚀耐靡 损,适用 于抗 静电场合。导 电高 分 子 电容 器导 电高分 子 成 型 后”,电导 率可 达 到“一”,可 以代 替 传 统 的 电解 电,“容器 中 的 液 体 或 固 体 电 解 质 和 传 统 双 电层 电 容 器 中 的 电 解 质电高分 子 电 容 器,制 成相 应 的导其原理如 图所示。间金 属氧化膜导 电聚合 膜集流体图导 电聚 合 物 电 容 器 结 构 示 意 图,它 由三 层 构 成阳 极层 是 传 统 电容 器 的 阳 极 材 料 如 铝通 常 称 为 阀金 属。‘。”,通 过 电 化 学 腐 蚀 或 粉 末 烧 结 法 形 成 多 空 结构 电介 质 层 是 阀 金 属 电 化 学 形 成 的 氧 化物阴极层 是 掺 杂 的 导 电 高 分 子, ,己 经 商 品 化 的是 聚 毗 咯 和 聚 苯 胺、相对传统、的 电 解 电容 器导 电 高 分 子 电 容 器 具 有 等效 串联 电 阻 小,高 频 特 性好全 固体、体积 小、耐 冲 击 和 耐 高温 性 能好 等优 点。在 现 代 电器,尤 其 是 手 携 和 高 频 电器 中具 有广 泛 用 途发 光 二 极管一由 于 平 面 显 示 与通 讯 以 及 信 息传 输 等 领域 密 切 相 关 层 出不 穷。,故 各类 新 型 的 显 示 材 料,传统 的一型 无机 半 导体发光二 级 管,虽在发 光理 论 和 制 备 工 艺 上 较 成 熟但 由于 器 件制 备 工 艺 复杂、驱 动 电压 高 以 及 难 于。实现 全 色 化 等 诸 多 问 题,使 得 无 机 电 致 发光 材 料 的研 究 处 于 停 滞 阶 段、年代 兴 起 的 液 晶 显 示 虽 具 有 驱 动 电压 低光型,易 于 全 色 化 等优 点 但 由 于 它 属 于 被 动 发,且 很 难 实现 大 面 积 的平 面 显 示,限 制 了它 的进 一 步 的 发 展一 一。所以,自,年英 国 剑 桥 大 学 研 究 小 组 报 道 聚 苯撑 乙 烯 致 发 光现 象 以来 点。电】,聚 合 物 半 导 体材 料 便 成 为平 面 显 示 领 域一个 新的研 究的热西 北 卜业 人学 硕 十 论 文、 、文 献 综述类聚 合物取 代聚 对 苯、取 代 聚毗 咯、聚毗咯 一 亚 乙 烯、聚噬 吩 一 亚 乙,烯、聚毗 健 一 亚 乙 烯。取 代 聚 乙 炔 等在 发光 颜 色 上 覆 盖 了可 见 光 的 各个 波段。显示 了有 机 聚 合 物 在 发 光 颜 色 调 节 上 的 灵 活 性 聚合物 为最 佳 最 简 单的高 分子发 光二 极管但 在 发 光 效 率上,目前 以。类的原理 见 图金 属 电极聚合 物石 英玻璃电极图单层 结 构示意 图。它由 流子,正极、金 属 负 极 和 高分 子 发 光 层 组 成,从正、负 极 分 别注 入 正 负载。它 们 在 电场 作 用 下 相 向运 动相遇 形 成 激 子,,发 生 辐 射跃 迁 而 发 光。为 了 使 聚 合 物 发 光 二 极 管适应 市 场 的 需 要 为空穴 传输层,研 究 者 们 作 了大量 的工 作,在提高 聚 合 物 发 光 二 极 管 的 效 率 和 降低 工 作 电 压 方 面 剑桥 大 学 的以“等以可 以发 出,为 发 光 层 和 电子 传 输 层 制 成 的双 层。 。,桔红光,外 量 子 效率 达杨 阳 等发现 用 导 电玻 璃 导 电聚 苯 胺 双 层 作 阳 极 在延 长器件寿命方面, ,会 大 大 降低 发 光 二 极 管 的 工 作 电压研 究 小组 使 倍公用 导 电聚 苯 胺 作 电 极 的 隔 离 层 将 发 光 器 件 的 寿 命 延 长 了司报 导 的桔红色 聚 合 物 二 级 管。,在山的亮 度 下 连 续 工 作 的半 衰 期 为,电致 变 色 器 件,导 电 高 分 子 如 聚 苯胺 的 电 致 变 色 效 应使 之 成 为制 作 电 致 变 色 器 的 很 好 材。料,它将 在 军 事伪装 和 节 能 涂 料 方 面得 到 广 泛 的 应 用,当 电压 在,一一之间变化 时万 以上队膜 可 实现 从 无 色 到 淡 黄 色 再 到 绿 色 的 可 逆 转 变 等用循环 次 数 可 达 百间 数 千 次 稳 定地,。队制 成 的 全 固态 电 致 变 色 器 件 可 在 士。实现 无 色 到 绿 色 的 可 逆 转 变【’ 】大 面 积 的 柔 性 电致 变 色 器 件,队可 溶 液 加 工 成 大 面 积 薄膜、因 此 可 以制 成从 而 克服 无 机 氧 化 物 薄 膜 成 脆 性,难 加 工 等缺 点。但 研 究 发 现 单 一 的 导 电 高 分子 能实现 三 原 色 显 示 因 此 人们 试 图 将 几 种 导 电高 分子用适 当 的 方 法 进 行 共 混, ,以 实 现 全 色 电致 变 色 如一,等将一队一一聚 丙烯 酸钠 复合 物 与 聚 唆 吩 复 合 电致 变 色 的范 围 可 扩 大 为 无 色 红 色 绿 色 蓝 色 的 可 逆 转 变。本 征 导 电聚 合 物 除 了 在 上 述 领 域 有着 广 泛 的 应 用 外 还 可 与纳 米技 术 生 物 技,、西北,业 人 学硕 十 论文,、文献 综述’ 术 相 结 合 进 一 步 拓 展 它 的应 用 范 围 譬 如 可 用 于 制 造 分 子 导 线 伟微执行器、电 化 学传 感 器 化、】、药物 的可控释放?、人工肌 肉、电 极 的表 面 修 饰 用 于 电催生物催化 等和 交换膜,等。由 中科 院 长 春 应 化 所 和 吉 林 正 基 科 技 公 司 建 成 的 国 内 第 一 条 年 产 吨 级 可 溶性 导 电聚 苯 胺 生 产 线先水平”。,通 过 了专 家 鉴 定 其 生 产技 术和 产 品质 量均达 到 了 国际 领“ ”。,同时,这 也 标 志 着 导 电 聚 苯胺 材 料 制 备 已 实 现 工 业 化 生 产、“导 电聚苯胺 材 料 实现 工 业 化 生 产 聚 苯 胺 类 导 电材 料 是 电子 化 学,石 油化 工、船舶 工 业,以及 国防 等 诸 多领 域 可 广 泛 应 用 的新 材 料 产 品 也 是 目前 国 际 上 争 先 研 究 和 开 发 的 热 门新 材 料 之 一仅 产 品质 量 不 稳 定。但 由 于 聚 苯 胺 的 制 备 过程 中 聚 合 反 应 及 后 处 理 条 件 差 异而 且 污 染环 境 严 重。不。,这 就 使 聚 苯胺 的 工 业 化 过 程 十 分 困难中 科 院长 春 应 化 所 的 科 技 人 员 有 效 地 解 决 了 聚 苯 胺 生 产 过 程 中 的 环 境 污 染 问题 进 而 攻 克 了 导 电聚 苯 胺 溶 液 和 熔 融 的难 题,,建 成 了 完整 的生 产 线。,并 生 产 出 了具有 自主 知 识 产 权 的 高 品 质 可 溶 性 导 电聚 苯 胺 平,其 主 要 技术指 标 均达 到 了 国际水。在 凝 胶 时 间及 溶 解 度 方 面 达 到 了 国 际 领 先 水 平聚 苯胺 作 为 吸 波 材料众所 周 知密 度 小 的优 点 但是 胺,,主要 由、、、组成 的 绝 缘 性 的 有机 高 分 子 材 料,,虽然有。,但 一 般 本 身 无 微 波 吸 收特性在 吸 收 层 中仅 作 为 粘 结 剂 等使 用,、最 近 发 展起 来 的 新 型 有机 导 电 高分 子 如 聚 乙 炔,聚毗咯、聚 曝 吩和 聚苯,分 子 结构 如 下 所 示、导 电聚 苯 胺 在 电 子 领域 和 光 电 子 领 域 有 广 泛 的 用 途、由于 其 结 构 多 样 化环 境稳 定性好,易加工、价 格 低 廉 以 及 特 殊 的掺 杂 机 制 而 成,为导 电 聚 合 物 的研 究 热 点 聚 苯 胺 有 许 多独 特 的性 能 的应 用 前景,使 它 在技 术 上 显 示 了 极 大有 可 能成 为新 的微 波 吸 收尤 其 是 在 微 波 吸 收和 电磁 干 扰 屏 蔽 方 面 点,剂,川。其 理 由有 如 下、, 、 、 斌火―、、、 、一,｝气聚 乙炔聚 苯撑聚毗 咯西 北 二 人 学 硕 十 沦文 业文 献 综述’、一一了七 〔肛聚 唾吩聚 苯胺导 电 聚 合 物 是 由具 有 共扼 主 链 的绝 缘 高 分 子 通 过 化 学 或 电 化 学 方 法 与 电 子受 体即掺杂剂进 行 电 荷 转移 复 合 而 获得 的 导 电性 聚 合 物、。它 的 室 温 电导 率、可 以通 过 改 变 主 链 的 结 构掺 杂 剂 的 性质 以及 掺 杂 剂 的 浓 度 而 在 绝 缘一半 导体 和金属 导 体 之 间 广 泛 变 化电 导率 在,范 围之 内。因此,在深 入研究 导 电聚 合 物 吸 波 性 能 的 基 础 上 分子 设 计,有 可 能 针 对 吸 波性 能 的要 求 对 这 类 材 料 进行。,合 成 出 具 有 优 异 综 合 性 能的新 型 吸 收 剂,像其他普通 高分子材料一样导 电聚合物的 密度 小。一般为一创,其 密 度 因 主 链 结构 和 电 导 率 的 不 同 而 异。这类 体 系 的 聚 合 物 均 具 有 较 好 的热 稳 定 性 均在℃ 以上。在 空 气 中 开 始 热 分解 的温 度,近 几年来 吸 收特 性,,国 内 外 学 者 合成 了 一 系 列 新 型 的 导 电 聚 合 物 并 研 究 了 其微 波。发 现 一 些 体 系 具 有优 异 的 微 波 吸 收性 能、因此,导 电聚 合 物作 为兼 具。优 异 的微波 吸 收特 性密 度 小 和 价 格便 宜 的 新 型吸 收 剂 己 具 有 一 定 的 实 验 基 础,研 中科 院 化 学 所 万 梅 香 等限〕 究指 出’,当 导 电 高聚 物 的 电 导 率在,范围,,无 论 是 电损 耗 还 是 磁 损 耗均 为最 大 值。在此 范 围 内,呈 现较 好 的 微 波 吸 收且 电 损 耗 大 于磁 损 耗由 南 京 大 学 设 计 的 电磁 参 量 优化 的计 算 机 辅 助 软 件 计 算 得 到 在 法 向极化状 态 下 的 反 射 率与 电 导 率 的 关系,当电 当导率。一“时,导 电 高 聚 物 和 普通 的 高聚 物 一 样 时,无 明显 的微 波吸 收,电 导率一它 具 有很 好 的微 波 吸 收 时,并 且 最 大衰 减 随 电 导。率 的增 加 而 增 加但是当与普 通 金 属 一 样 呈 现 电磁 屏 蔽效 应因 此 具 有 半 导 体特 性 的 导 电高 聚 物 具 有 较 好 的微 波 吸 收 特 性 并 属 于 电损 耗 型 的 吸 收剂。近 十 年来,人 们 对 聚 苯胺 作 为 吸 波 材 料 的 研 究 主 要 集 中 在 聚 苯 胺 的合成,。、性质 及 应 用 等方面题,有 的 己 经 取 得 了 实质 性 的 突 破 但 仍 然 存 在 一 些 尚待 解 决 的 问如 加 工性不好。聚 苯 胺 分子 链 有 很 强 的 共 辘 性,在 很 长 一 段 时 间 内被 认 为西北 工 业 人 学 硕 十 论 文文 献 综述,是 一 种 难溶 的 聚 合 物,和 一般 聚合物也 不相溶限 制 了它 在 技 术 上 的应 用,。本征态 聚 苯 胺 在 大 部 分 常 用 的 有 机 溶 剂 中几 乎 不 溶 和一仅部分溶于一,二 甲 基 甲酞胺,甲基 毗 咯 烷 酮。,完全溶 于 浓硫 酸,而 这些溶 剂都对 人 体有 强腐蚀性,’也不,便 于使用同 时本征 态 聚 苯胺 是 绝缘 体、必 须 经 过 再 掺 杂 后 才 能 变 成 导 电体、而导 电聚 苯胺 不 溶 于 丙 酮氯仿、四氢吠喃二 甲 苯 等 普通 的 有 机 溶 剂 中,。在 为队诸 多优 异 性 能 被 开 发 和 应 用 的 同时,改善和 提 高队的加 工 性,,的工 业 化应用 提供可 能性,就成为研 究的一 大主 要方 向,很 多学者都在 采 用 不 同 的 方 式寻 求 解 决 聚 苯 胺 的 溶 解 性 问题目前 主 要 有 以 下 几 种 提高的 溶解性的加 工 性 的 途 径,①合 成 各 种 取 代,,提 高 它 在 强 极 性 有机 溶 剂 中②采用 接 枝 共 聚 的 方 法,合成 高溶 解 性规 高分 子 材 料 共 混制备队复 合 材料与常 ③直 接 将 队 和 无机 通 ④ 过 原位 聚 合 制 备队,、有 机材 料 的 复 合 体。小 分子 酸 掺 杂 产 物性 能 欠佳 定,。小分 子 酸 掺 杂 产 物 易 脱 掺 杂一 一,性 能不 稳,适用 温度 范 围 窄。芳 香环 的存 在,虽 使 其 具 有 一 般 的化 学 和 环 境 稳 定 性,但掺 杂剂 本 身 的 不 稳 定仍 是 其 弱 点 能稳 定 的大 分 子 酸掺 杂 产 物导 电性 还 不 够 高一,因此需 要 采 用 掺 杂 脱 掺 杂 再 掺 杂 法 制得 性。。由于 己 商 品化 的 导 电高 分 子 材料 的 电导 率 仅 为,在 要 求 高 导 电 性 的地 方 尚 不 使 用,但 却 是 今 后 可 望 发 展 的领 域’】 “ 。主 要 以 电损 耗 为 主几 乎 无磁 损耗,。由 于 红 外 探 测 器 的 日 趋成 熟红 外 探 测 己 成 为 仅 次 于 雷 达 的 中远 探 测。手段。因 此 现 代 军 事 用 吸 波 材 料 应 该 兼顾 红 外 隐 身今 后 对 聚 苯 胺 的 研 究 尚需 进 行 多方 面 的 深 入 研 究通 过 分 子 设 计和 物 理 改性, ,,如、研 制 出具 有 高 导 电率。、介 电 常 数 和 介 电损耗 可 作 为 屏 蔽 和 吸 波 材 料 的聚 苯 胺 导 电 材 料 通 过 化 学 及 物 理 方 法 制 备 出 可 溶 性 和 可 熔 性 聚 苯胺 导 电聚 合 物 通 过 拉 伸 提 高 分 子 量 和 掺 杂 水 平 和 控 制 反 离 子和 溶 剂等 提 高 导 电 率。,研 究 导 电材料 的 导 电法 和 实验 手 段,、、介 电 特 性 与材 料 结 构 的 关 系、。利 用 各种 分 析 方、如 四探 针 电阻 仪介 电损 耗测 试 仪、热 失重 分析 仪、射 线衍 射仪红 外 光 谱 仪 和 扫 描 电镜 等 对 所 制 备 的 导 电聚 合 物 的 导 电,介 电 热 稳定性和、微 观 结构 与 形 态 进 行 测 试研 究结 构 与 性 能 的 关 系。西 北 下业 人 学 硕 七论 文文 献 综述吸 波 材 料在 雷 达 吸 波 涂 层 中的应 用在现 代 战 争中重点。,雷 达 是 探 测 目标 的 最 可 靠 手 段,因 此 雷 达 隐 身 是 隐 身技 术 的,目前 主 要 是通 过 雷达 吸 波 材 料 和 外 形 隐 身 设 计 这 两 种 技 术 途 径 川,来缩减军 事 目标 的雷 达 散射 截 面实现 雷 达 隐 身。。其 中雷 达 吸 波 涂 层 因 其制 备相,对 简单,施 工 方便,不 受 工 件 形 状 限 制等 诸 多 优 势 而 成 为 飞 行 器 隐 身尤 其 是在役装备 隐 身性 能 改 装 的 理 想 措 施涂 层 反 射 衰 减 大 小 是 雷 达 隐 身性 能 的 重 要 指 标 有 两 种 方 式 可 以 降 低 涂 层 对 雷 达波 的 反 射一是吸收,。通 过 在粘 结 剂 中加 入 电损 耗 或 磁 损 耗 填 料,在 电磁 场作 用 下 利用 电 损耗 或 磁 损耗物 质使 进 入 涂 层 中 的 雷 达 波 转 换 为热 能损 耗 掉 二 是 谐振 当涂 层 厚 度 等 于 雷 达 波 长 的波性能。,时 通 过 谐 振 作 用 减 少雷 达 波 的 反 射,,。由粘 结 剂 中 加 入 特 定 介质 参 数 的吸 波 剂 组 成 的吸 波 剂 的特 性 决 定 了,的吸 起粘目前、的粘 结 剂是 使涂 层 牢 固 附着 于 被涂物 面 上 的 主 要 成 膜 物 质,结 吸 收剂 及 其他 填料 的 作 用 用 的粘 结 剂 主 要 为环 氧树 脂。决定的 物 理 力学性 能和 耐 环 境性 能 等、。氯 丁 橡 胶 体 系 如 氯磺 化 聚 乙 烯,聚氨 酷粘结剂 这些。粘 结 剂 的物 理 力 学 性 能 目 前 已 研 究 比 较 成 熟其 电 磁 性 能 差 别很 大,。各种粘 结 剂 由 于 结 构 的 不 同对电磁 参 数 及 吸 波性能 的影 响 不 可 忽 视一 般 来 说粘 结剂 导 电率 的 提 高能提 高,的 导 电率。。因此 选择 适 当 的 吸 波 剂 粘 结剂 组 合近 余年来。,也 是拓 宽 吸 收频 带 的 可 行 技 术 途 径 之 一,世 界 先 进 军 事 强 国 均 致 力 于 研 制 先 进 雷 达 吸 波涂 层并取 得、了 实用 效 果日本 的等公 司 英 国,。,公司、美 国波 音 洛 克 希德 公 司一、俄罗斯 的缩减“等 已 生 产 出 多种 高性 能 的”、在有 关 资 料 中 己 研 制 出 能 使、 。美国”一、一、一等现 代 隐 身 飞 机 以 及 俄制 米格以色 列 猛 犬法 国 阵 风 等 战 斗 机 都 不 同程 度 地 使 用 了 各 种 高性 能“‘。雷 达吸 波 涂 层 正 在 进 一 步 向着薄、宽、轻、强 的方 向 发 展”。西北业 大 学硕 十论 文质 子 酸 掺 杂 聚 苯 胺 的 合 成 及 性 能研 究第三 章 质 子酸 掺杂 聚 苯胺 的 合 成及 性 能研 究己少砂全 「〕聚苯胺队由 于 具 有物 理 化 学 性 能优 良和 掺 杂 机 理 独 特 等 优 点 而 从 众 多,导 电聚 合 物 中脱 颖 而 出成 为研 究热 点,。本 征 态 聚 苯 胺 的 电导 率 只 有一’,使 它 作 为微 波 吸 收 材 料 受 到 限 制同时,掺杂是赋予队导 电性 的 必 然 方 法,。聚 苯 胺 不 溶 不 熔 是 阻 碍 它 得 到 实际 应 用 的 另 一 个 难 题一目 前相 继 发 现的溶 剂 如甲基毗 咯烷酮、浓硫 酸 等具 有 强 腐蚀性,且 只 能 溶解本 征 态队,而 不 能 溶 解 一 般 无机 酸掺杂,以。另外,。,即 使在 这 些 可 溶 的 溶 剂 中的 溶一解度也 是 有 限 的 的浓 度 分 别 超 过 子一本征 态和在和’二 甲基 丙烯尿 素中就 会 发 生 凝 胶 现 象 自从,等,提 出 一 价对 阴 离,诱 导 掺 杂 的概 念聚 苯胺 的掺 杂 更 加 受 到 重 视,因 为用 有 机 功、能 质 子 酸 掺 杂 聚 苯 胺 可 以 提 高 聚 苯 胺 的 电导 率目前 国 内外 对 聚 苯胺 进 行 了 广 泛 的研 究, 报道 甚少 〔。改 善它 的 相 容性稳 定性。虽然,,但 关 于 聚 苯 胺 作 为 吸 波 材料 的 公 开本 章 用 化 学 氧 化 法 在 酸性 介 质 中 合 成 盐 酸 掺 杂 聚 苯 胺一些影响 因素。,考 察 了 合 成 聚 苯胺 的但 该产 物 的 电导 率,、微 波 吸 收都 比较 差,、,且 这 种 小 分 子 酸掺 杂 聚,苯胺 容 易 脱 掺 杂热 稳 定性 差。因此本 文 采 用 掺 杂 一 脱 掺 杂 一 再 掺 杂 的方法对 甲基 苯 磺 酸、、制 备 其 他 无 机 酸 和 有机 功 能 磺 酸十二 烷 基 苯磺 酸 掺 杂 聚 苯胺、,磺 基水杨酸、考察、比 较 这 些 质 子 酸掺 杂 聚 苯 胺 的 结 构、特 点 以 及 电导 率电磁 特 性,红外 反 射 率和 发射 率热 稳 定性微 波 吸 收 性 能 等物 理 化 学 及并 对 导 电聚 苯胺 在 微 波 吸 收 和 红 外 隐 身 兼 容 方 面 进 行 了 初 步探 讨研究。实验 部分原料本 实验 所 用 到 的 原 材 料 见 表西北 〔业 大 学 硕 十 论 文质 子 酸掺 杂 聚 苯胺 的合 成 及 性 能研 究 表 本 实验 用 的 土 要 原 料生 产产 家原料 苯胺过 硫酸氨一、纯度一盐酸、东 川 头市 西 陇 化西 安化 学 试 齐 厂 口厂化学纯 化学纯氨水甲基 毗咯 烷 酮上海化 学 试剂 公 司’化学纯一十 二 烷 基 苯磺 酸州 化学试厂业级磺 基水杨 酸对 甲 基苯磺 酸湘 中地 质 实验 研 究所西 安化 玻 站 化 学 厂化 学纯 化 学纯实验过程苯胺 的 提 纯纯净 的苯 胺 为 无 色 或 淡 黄 色 液 体 在 空 气 中 易被 氧化 成 醒 而 变 为 红 色 使 用前 需 在 锌 粉存 在 下 二 次 减 压 蒸馏聚 苯 胺 的合 成、,,,蒸馏 产 物 在 棕 色 玻 璃 瓶 中避 光保 存。一 次掺 杂,取适 量 经 提 纯 的苯 胺加 入 到 一 定浓 度水溶液 中,,分别 于 不 同温 度 下,边磁 力搅拌 边 缓慢 滴 加定。水 溶 液 引 发苯 胺 聚 合 反 应其中或黑色。摩 尔 比一水溶 液 滴。反应 开 始 后 溶 液 逐 渐 变 成 紫 红 色 一 绿 色 一 深 蓝 色,完后继 续 反应以上,在 反 应 过 程 中保 持恒 定 的温 度 和,值。反 应 结束后,生成 的产 物 溶 液 中存 在 被 氧 化 的 苯 胺 压 抽 滤 洗 涤 反应 产 物,’因 此 溶 液 的颜 色 略 有 红 色,用 布 氏 漏 斗减和,先 用 大 量 蒸 馏 水将产 物 洗 至 中 性一分别用 得溶液 检 测 无、存在、,后用 少量无水 乙 醇淋洗,于 真 空 干燥一次、掺 杂 的 聚 苯胺 产 物,。、合成 的一样 品编 号为、 、 。、其 脱 掺 杂产 物本征态分 别 标 记为掺 杂 态 聚 苯 胺 的脱 掺 杂用过 量 氨水脱掺杂。一,同 样洗 涤、干 燥 得 到 本 征 态 聚 苯胺,将所得产物置 于 干燥器 中备用质 子 酸 再 掺 杂 聚 苯胺取 一 定 量 的 本征 态 聚苯胺分别加 入 到的、、、西北业 人学 硕 十 论 文,质 子酸掺 杂 聚 苯胺 的合成 及 性 能研 究水 溶 液 中 的烧 杯 中一、于、℃恒 温 水 槽 中 搅 拌 反 应,生 成 墨 绿 色 掺 杂 态 聚 苯胺一趴。一、一。所 得产物经洗涤、干燥方法 同上,置 于 干 燥 器 中待 用仪 器 及 性 能测 试产 率计 算将 本征 态队充分干燥至恒重,用下式计 算队的产 率一式中量。一的产 率一 产物队的重 量厂 聚 合 中相 应 的用分 子 量 及特 性粘 度 测 试 将 本征 态 聚 苯胺 样 品 溶 于 用 乌 氏 粘度 计测 定样 品 粘度 电导 率 测 试取 圆形 薄 片,,配成 四 氢吠 喃 柱溶液,℃恒 温 水 浴 中。测试 样 品 的 分 子 量研 细 的聚苯 胺 样 品,在,下,保压,压 制 成 厚度 均 匀 的用 四 探 针 法 测 其 室 温 电 导率其 测 试 方法 如 下,、图四 探 针 法 测 量 电 导 率 原理 示 意 图样品一’ 流 电流 恒,、,标 准 电阻,,二数 字 电压 表装置如图同一 直 线 上,所示,、为 电流 探 针为 电压 探 针四个金属探针于测 试 电 导 率 的 计 算 公式 为,一二艺 兀 、 下厂 一乙载 载 韵一?一’一西北业 人学 硕 十论文、质 子 酸 掺 杂 聚 苯 胺 的 合 成 及 性 能研 究,其中、一、探 针 间 的 电压、一流 过,、、探 针 的 电流。一分 别 为式可 写为一,、」 探 针 ’的 距 离若,则一半二一对 于 薄 片 样 品 如 果样 品 不 是 很 大“ 一,必 须对测试进行修 正,其修 正 式为。凡一。半如图,兀一其中,一边 缘 效 应 的 修 正 因 子,一 厚度 的修 正 因 子,如图。砂,一二、‘与了协‘宜考】,图探 针 受 边 缘 效应 影 响 的 修 止 因 子‘ 门 的 ,为 试样 直 径口 血 匕尸尸 尸口‘ 妇 月口,弓 ‘」二 丁八 认 众耳 伟 ‘乙二矛尸洲生, 尸二之口压 【之叹母图薄 层 电 阻 样 品 早度 修 正 因 子为试样 厚度微波性 能测 试将 所 制 得 的 样 品 与石 蜡 均 匀混 合 熔 融所 要求 的尺 寸,、,在 模 具 中浇 铸 成 矩 形 波 导线 测 量法,一长为,宽为厚度 均 为,聚 苯胺 的 浓 度 为西 北 几 大学 硕 卜沦文 业,,一质 子 酸 掺 杂 聚 苯 胺 的 合 成 及 性 能研 究,用,导 线 在 多 端 口 散射 仪 测 量 样 品 实验 数 据因 而 只 考 虑 聚 苯 胺 的吸 波 性 能。得 出 电磁 参 数。石蜡不 具有 吸 波性本 文采 用 西 安 电子 科 技 大学 提 供 的 四态 四端 口 介 质 参 数 测 试 系统 测 量 聚 苯 胺 及 其 复 合 物 的 电磁 参 量 波 导式测 量 线知, , ,图是 其设备示 意 图。。所 选 用 的 测 量线 是型工 作 频 率 范 围在,由 亥 姆 霍 兹 方 程 和 波 导 边 界 条件,波 导 内微 波 发 出 的 是 平 面 电磁 波若将 短 路 板将 空 波 导终 端 短 路,波 导 内的电磁 波在 终 端 短 路 板 与隔 离 器 之 间 来 回 反 射 和 干 涉 驻波 点。,形 成 工 作 波 长 为 魂 的稳 定短路 板 的反射系数一,入 射 的平 面 波 都 反 向 反 射 在 反 射 板 处 形 成 波 节, ,若 以 充满 介 质 的 短 路 活 塞 取 代 短 路 板 类似 的矩 形 波 导 内 形 成 驻 波一,,反射系数厂其中为幅值,势为幅 角,采用 文 献的推倒 方法,得 电磁 参 数及吸 波性 公 式 如 下势入兀一月月。一介。「卜。。川一一【驻波 比”一上 式 中驻 波 波 长 入。,由 实验 测 定,为 节 点 位 置 发 生 的偏 移。一’,。内。 。’ 理兀 。众,,为介 质 长 度,。。’ ‘,。。一 林’”。由于测量不 可 避 免地 存在着误 差为 了将 厂 的测 量 中 的 误 差 的随 即成 分 降 低 应 尽 量取 多,次不 同 的确定。、值,一入 半整 数倍,,、【、整 数集,测出 八,,此时林就 变 成 了 一 个 自变 量 为函 数值 为 几 的 复 曲 线 拟 合 问 题。、采用 多点拟 合 的 实 验 方 法计算 机 来求解。在 一 定 范 围 内改 变,林值 作 为最 终 结 果 单位 用 一。我 们 具 体 是通 过表示。知道 了 厂就 可 以计 算 反 射 系数选 孩放 大 器检 浪 二极 锌选 预放 大 器预率 计徽 波 信 号源隔离 器定向合器波 峥式 洲 矶线 线图微 波 电 磁 参数 测 晕 设 备 示 意 图一西 北 「 大 学 硕 十 论文 业一质 子 酸掺 杂 聚 苯 胺 的 合 成 及 性 能 研 究一一和光谱分析一采用 北 京第 二 光 学 仪 器 厂谱图,型傅立 叶变 换 红 外 光 谱仪测 量 样 品 的用一样 品采用压 片法 制备一公司型紫,外一 可 见一 红 外 光 谱 仪 测 试 样 品 的吸收反 射 图谱试 样 制 备 方法类 同 电 导 率 测 试 的试 样 制 备。近 红 外 发射 率测 试称取。聚苯胺 样 品,压 力保持形成直 径为,的圆形 薄片 聚苯胺 的 法 向积 分 红 外 发 射 率 采 用 能 量辐 射 法 测 量 所 用 仪 器 为 型红 外 光谱 仪,其 测 量 条件 在一林一林,待仪器 预 热。以后,使温度保 持在℃下 测 量 试 样 在的 红 外 发 射 率平 均 值热 性 能分析用公司的 公司的,升温 速 率 为,,空气,氛。热 失 重 分析采 用。升温速 率为空气 氛所 用 到 的其 它设 备型 真 空 干 燥 箱 上 海 实验 仪 器 厂 有 限 公 司 日本 型透 射 电 镜 观 察 粉 末 样 品 的 微 观 形 貌。,。公司 的一用 荷兰,公司型 粉末和射,线 衍 射 仪 测 量 样 品 的 场人扫描速 率为。谱 图 采用,射线 管 流 管 压 为结 果 与讨 论合 成 条件对 聚 苯胺 结 构 与 性 能 的影 响聚 苯 胺 聚 合 机 理 被 认 为 是 阳 离 子 自 由 基 的 反应 机 理 因此,,反 应 过 程 为放 热 反 应、,产 物 的结构 与性 能 受氧 化 剂、反应 温 度、反应 时间体 系 酸 度等 因 素 的 影,响’。氧化剂、体 系酸 度。、反 应 时 间 等 因 素对 聚 苯胺 的影 响 己 有 大量 报 道,且研 究得 比 较 成 熟 关 于 合 成 温 度 对 聚 苯 胺 结 构 与性 能 的影 响 也 有 文献报 道 但 有待进 一 步深 入 研 究。本 文 着 重研 究 了 合成 温 度 对 聚 苯胺 结 构 与性 能的影 响。氧 化剂 对 合 成 聚苯 胺 的影响常 用 的氧化 剂 主要 有质基本相 同。过 氧化 氢、重 铬 酸钾、过硫 酸氨等,所 得 聚 苯胺 的 性,一 般 用 重 铬 酸 钾 作 为 氧 化 剂 合 成 的聚 苯 胺 的 电导 率较 高 但 山于 重西 匕 业 大学 硕 十论文质 子 酸 掺 杂聚 苯 胺 的 合 成 及 性 能研 究,铬 酸 钾 在 水 中 的溶 解 度 较 小 的 缘 故 化 剂 合 成 的产 物 的 产 率 较 高 化 程 度 的 关键时,。合 成 产 率 较低。。而 用 过硫酸氨作氧,电导率也 较 高另外。,氧 化 剂 用 量 是 决 定 聚 苯胺 氧 当氧 化 剂在一一℃有 很 高 的 氧 化 活性摩 尔 比小于时,产 率 随氧 化 剂 用 量 的 增 加 而 增 加当氧 化 剂摩 尔 比大 于。过量 的 氧 化 剂会 使以氧化 降解。,产 率 和 产 物 质 量 均 降低,当氧化 剂用 量 过 多或过 少时,产物 的 电 导 率均 下 降,氧 化剂用量过 少 时聚 苯胺 氧 化 不 完 全,当氧 化。剂用 量 过 多时 过 量 的过硫 酸 氨 对 聚 苯 胺 进 一 步 反应 破 坏 了 分 子 链 的 共 扼 结 构因 为考 虑 到在 聚 合 过 程 中 的损 耗,本 文选摩尔 比。体 系 酸 度 对 合 成 聚 苯胺 电导 率 的 影 响 化学 合 成 聚 苯胺 一 般 在 酸 性 水 溶 液 中用 氧 化 剂 使 苯 胺 氧 化 聚 合 质 子 酸 是 影响 苯胺 氧 化 聚 合 的 重 要 因 素, ,它 主要 起 两方面 的作用提 供 反应 介质所 需要的。值 和 以 掺 杂 剂 的 形 式进 入 聚 苯 胺 分 子 骨 架 赋 予 其 一 定 的 导 电 性质 子酸 的 浓度 大于所示,单 体 的浓 度℃。,盐 酸 介质 浓 度 对 合 成 聚 苯 胺 的 电导 率 的 影 响 如 表,反应温度 为,可见合 成 的 聚 苯 胺 的 电导 率 与 反 应 体 系 的 酸 浓 度时浓度 对,值有关系当浓度 为表?可 制 得 电导 率较 高 的 聚 苯胺卜。队电 导 率 的影 响仃反 应温 度 对 掺 杂 聚 苯 胺 的 结构 和 性 能 的 影 响 分 子 量