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近年来,结构型纳米功能材料的设计和制备成为研究的热点。这是因为纳米材料的光学、电学、力学及化学属性不仅取决于其尺寸和成份,而且与它的结构密切相关。对于纳米尺度的材料而言,胶体粒子是最重要的原料。它的尺寸位于纳米范畴,分散性好,可作为形成微观复合材料的部件,在化工、制药和生物应用上都有着广泛的应用。在过去的十年中,人们对具有特定结构的胶体复合材料,尤其是核壳型复合材料,进行了深入的研究,取得了大量有价值的成果。如今,核壳型复合胶体粒子已被应用于服装、电子、催化、分离以及诊断等领域。
由于复合型核壳粒子具有取长补短,合二为一的优势,在本论文中,我们尝试将其应用于军事领域——隐身技术。针对飞行器红外隐身的特殊技术要求,以红外隐身气溶胶粒子为应用背景,我们利用胶体粒子间的静电作用原理,采用异相凝聚法,通过对复合粒子的核.壳结构的设计(以对电磁波有着优良的吸收性能的磁性纳米材料为壳,密度相对较小的聚合物微球为核),制备出了兼具吸收和散射双重作用的气溶胶微粒。
本论文的工作主要如下:
(1)合成了表面带负电的聚苯乙烯微球和St-BA-MAA共聚微球;制备出了各种粒径的聚苯乙烯微球;制备出了表面带正电的三种纳米尺寸的铁氧体类磁性粒子。
(2)以聚苯乙烯微球和St-BA-MAA共聚微球为核,铁氧体类磁性粒子为壳,采用异相凝聚法制备了核-壳型复合粒子。从制备过程的热力学和动力学条件的控制出发,详细讨论了pH值、正负粒子配比、加料的顺序、原始粒子表面的Zeta电位值、聚苯乙烯核大小和铁氧体种类对合成复合粒子的影响,得出了制备分散稳定、覆盖良好的复合粒子的最佳实验条件。
(3)发现在聚合物微球和磁性粒子均带正电荷的情况下,仍然可以形成包覆良好的核壳复合物。针对这一偏离静电作用原理的现象,讨论了其可能的形成原因。
(4)对合成的异相凝聚复合微球的相关性能进行了研究。