随着电信和现代电子技术的飞速发展，特别是在工业和商业领域中使用的无线设备和电子设备的迅猛发展，电磁波已成为一种新的污染，可能会影响电子的设备的正常运行与人类健康。因此，目前已经开发了微波吸收材料（MA）来完全满足航空航天，医疗保健和军事安全领域的需求。结果，具有高性能的吸波材料引起了科学家和技术人员的极大兴趣。在广泛研究的分离固体颗粒中，金属磁体、陶瓷、碳纳米管、石墨烯及其复合材料已被研究来设计具有优异性能的MA材料。
其中，由于高饱和磁化强度（Ms），大矫顽力（Hc），高频磁导率（> 10 GHz），磁晶各向异性和低合成成本，M型钡铁氧体被认为是衰减电磁波的有希望的候选者。然而， 一些缺点将阻止钡铁氧体在微波吸收领域的广泛应用。第一个是钡铁氧体具有高密度，第二个是在通过溶胶-凝胶法制备的单相钡铁氧体中，钡铁氧体颗粒之间的磁偶极相互作用将导致其团聚。目前，微波吸收材料正朝着“厚度更薄，密度更轻，带宽更宽，吸收更强”的方向发展。显然，单组分吸收材料不能同时满足这些要求。如果复合材料中介电损耗和磁损耗的结合可以提高吸收效果并降低吸收剂的密度，那么可以调节复合材料的电磁参数，这将有利于改善阻抗匹配。
近日，中南大学欧阳静课题组设计了一个由BF纳米颗粒，Hal（埃洛石）基质和PANI导电网络组成的新系统，以期解决上述问题。在该系统中，Hal用作结构增强剂以分散钡铁氧体，从而引起界面极化。当辐射电磁波时，中空纳米管之间或内部可能会发生微波的多次反射，从而使其与衰减物质充分相互作用。三元PANI/BaFe12O19@Hal复合材料是通过溶胶-凝胶自蔓延燃烧和原位聚合合成的。研究了不同PANI与BF@Hal的重量比对材料微波吸收性能的影响，并详细说明了阻抗匹配和微波吸收性能的协同效应。相关研究工作以“PANI/BaFe12O19@Halloysite ternary composites as novel microwave absorbent”为题发表在国际著名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.08.006
图1 三元PANI/BaFe12O19@Hal复合材料的合成过程示意图
图2XRD、红外表征
图3 SEM形貌表征
图4磁滞回线表征
图5吸波性能测试
图6吸波机理分析
总之，作者通过结合柠檬酸盐辅助的溶胶-凝胶自蔓延燃烧和苯胺的原位氧化聚合制备得到三相PANI/BaFe12O19@Hal（Hal为埃洛石）异质结构，是一种有效的轻质电磁波吸收材料。研究了不同PANI与BF@ Hal的重量比对材料微波吸收性能的影响。结果表明，当PANI的重量比为40％时，该材料具有最佳的微波吸收性能。低于-5 dB的带宽达到9.60 GHz，在11.92 GHz处的最小吸收峰为-14.77 dB。PANI和BF@Hal纳米片的组合利用了PANI/BF@Hal中的界面极化，自然共振，介电极化和通过内部反射衰减EM波。利用独特的微观形貌和界面特性，引入了埃洛石，以提高微波吸收性能并丰富复合材料的吸收机理。这项工作可以为电磁衰减材料的合成提供借鉴。（文：one end）