Pickering乳液法构筑功能化的多孔电磁波吸收材料及其性能研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zoujianjun
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近年来,通信设备飞速发展,随之衍生严重的电磁污染,急需开发高效的电磁波吸收材料。本文利用高长径比的纤维素纳米纤(CNF)辅助多种纳米粒子稳定Pickering乳液技术,并结合冷冻干燥、原位聚合或高温退火工艺等构筑三维导电的多孔电磁波吸收材料。研究导电纳米粒子与磁性纳米颗粒之间相互协同作用对材料的电磁波吸收性能的影响,并揭示其电磁波吸收机理。具体内容如下:(1)将CNF、碳纳米管(CNT)和Fe3O4共同稳定聚乳酸(PLA)的1,2-二氯乙烷溶液得到的Pickering乳液,经过冷冻干燥后得到CNF/CNT/PLA/Fe3O4电磁波吸收多孔材料。研究CNT质量分数、Fe3O4浓度对Pickering乳液液滴形貌、电磁波吸收多孔材料的结构形貌及其性能的影响。结果表明,得益于电磁波吸收材料中导电CNT与磁性Fe3O4不仅提供导电损耗和磁损耗,而且有效地改善阻抗匹配,使电磁波吸收多孔材料在厚度为3 mm时反射损耗值达到–65.14 d B。此外,制得的复合泡沫还表现出良好的光热转换性、优异的隔热性和红外隐身功能。(2)CNF和Fe3O4共同稳定石蜡(PW)得到的Pickering乳液,其经过冷冻干燥后制得CNF/Fe3O4/PW复合泡沫,再通过吡咯单体的原位聚合得到CNF/Fe3O4/PW/聚吡咯(PPy)电磁波吸收复合泡沫。研究吡咯单体与氧化剂的摩尔比、石蜡质量分数对电磁波吸收复合泡沫结构形貌及其性能的影响。结果表明,由于电磁波吸收复合泡沫中高相变焓的PW微球存在、PPy和Fe3O4纳米颗粒之间导电性和磁性的协同作用,复合泡沫具有多功能特性。复合泡沫最佳的反射损耗值为–55.60 d B,有效频宽高达10.0 GHz。此外,复合泡沫还表现出良好的能量存储能力和疏水性。(3)以CNF和氧化石墨烯(GO)水分散液为水相、以PW和Fe3O4的1,2-二氯乙烷分散液为油相经超声乳化得到Pickering乳液凝胶,再通过冷冻干燥过程构筑CNF/GO/PW/Fe3O4复合泡沫,最后通过高温退火工艺得到C-r GO/Fe3O4碳泡沫。研究水油体积比、石蜡质量分数和Fe3O4浓度对Pickering乳液中乳滴的形貌和粒径大小、C-r GO/Fe3O4碳泡沫的结构形貌及其性能的影响。结果表明,制得的碳泡沫质量轻(密度仅为4.6 mg/cm~3)和具有优异的压缩回弹性和耐疲劳性。通过调节Fe3O4的浓度、压缩应变可以灵活地调节碳泡沫的电磁波吸收性能。此外,高度灵敏的电流响应性使C-r GO/Fe3O4碳泡沫可用于传感设备检测人体运动信号。
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