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石墨烯/聚吡咯/Fe3O4吸波复合材料的制备及性能研究开题报告

 2021-02-22 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

电子技术和信息技术的进步为电子计算机、雷达和移动电话等现代化电子设备的迅猛发展提供了舞台,同时也带来了一个不可忽视的问题——电磁污染。研究表明,过量电磁波辐射可引起神经系统、免疫系统、生殖系统和血液循环系统的病变,甚至可能诱发包括各种癌症在内的严重疾病[1]。同样,电磁波引起的电磁干扰也会影响广播、电视、通信、精密仪器、医疗设备、导航设备等的正常运行,可能造成严重后果。例如由于电磁波干扰导致飞机延误、医院的电子仪器无法正常工作,手机、电脑等通讯工具使用过程中辐射的电磁波对其它信号造成干扰。因此,研究和开发具有优异性能的吸波材料,控制和净化电磁环境,对于军事领域和民用领域具有巨大意义和价值[2-3]

吸波材料是能够衰减入射的电磁波,并将其电磁能转化为其它形式能量耗散掉,或者改变电磁波的相位使电磁波因干涉而消失的一类功能材料[4]。传统的吸波材料主要包括铁氧体、金属微粉、钛酸钡、碳化硅、石墨、碳纳米管、导电纤维等[5-7],其主要缺点为密度大、吸收频带窄,不能同时满足吸波材料“薄(厚度薄)、宽(工作频带宽)、轻(质量轻)、强(吸收强)”的要求[8]。近年来,一些新型的材料受到了广泛的研究和关注[9-10]。为了达到优异的吸波性能,新型吸波材料的设计应当遵循满足两个原则:阻抗匹配,即电磁波入射到材料表面时能最大限度地进入材料内部;衰减特性,即进入材料内部的电磁波能迅速衰减[11]

目前,吸波材料的损耗机制可分为电阻损耗、介电损耗和磁损耗三种[5]。其中,电阻型吸波材料主要通过与电场的相互作用吸收电磁波,如石墨、炭黑、金属短纤维、碳化硅、特种纤维等,其具有较高的介电损耗正切值,主要通过介质的电子极化或界面极化衰减吸收电磁波。介电损耗材料电导率低,材料中几乎没有自由电子,在外电场的作用下,材料不会形成宏观电流,主要通过介质极化弛豫损耗吸收电磁波。常用的介电损耗型吸波材料有碳化硅、导电高分子、视黄基席夫碱盐等。介电损耗型与电阻损耗型吸波剂一样,多与磁损耗型吸波剂复合使用或匹配构成多层吸波体使用[9]。磁损耗主要通过磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等磁极化机制吸收、衰减电磁波。铁氧体是典型的磁损耗型材料,低频段主要由磁滞、涡流和磁后效引起损耗;在高频段主要由畴壁共振和自然共振引起损耗[5]

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容:

1、材料制备:通过共沉淀法、溶剂热法、氧化聚合等来合成制备石墨烯/fe3o4、石墨烯/聚吡咯、石墨烯/聚吡咯/fe3o4,而后作为吸波剂将它们分散于环氧树脂基体中制备吸波复合材料;

2、材料表征:对石墨烯/fe3o4/聚吡咯进行结构表征,通过xrd、ftir、tg-dsc、tem、sem、xps、raman、icp-aes、sead等表征手段对其形貌结构及元素构成进行分析;利用vsm(振动样品磁强计),vector network analyzer(矢量网络分析仪)对制备的吸波材料进行电磁性能分析和测试。

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3. 研究计划与安排

第1-4周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第5-8周:按照设计方案,合成制备石墨烯/fe3o4,石墨烯/聚吡咯,石墨烯/fe3o4/聚吡咯三种吸波剂

第9-13周:采用xrd, fe-sem, tem, xps, ir,vsm等测试技术对吸波材料进行结构、组分表征和性能测试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] aitken rj, bennetts le, sawyer d, wiklendt am, kingbv. impact of radio frequency electromagnetic radiation on dna integrity in themale germline. international journal of andrology. 2005;28:171-9.

[2] 石敏先,黄志雄. 新型吸波材料的研究进展[j]. 材料导报. 2007(03).

[3] 赵灵智,胡社军,李伟善,何琴玉,陈俊芳,汝强.吸波材料的吸波原理及其研究进展[j]. 现代防御技术. 2007(01).

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