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掺杂聚苯胺(Polyaniline,PANI)具有原料价格低廉,易于合成,电导率可调和电磁性能优良等优点,被认为是最有潜力的电磁屏蔽材料之一。为充分发挥掺杂PANI在电磁屏蔽方面的优势,本论文使用掺杂PANI与其他材料复合,制备异质结构复合材料。通过对材料的有效选择与结构设计,系统研究功能组分含量、微波反射腔尺寸和螺旋结构对其电磁特性的影响,并揭示材料的电磁屏蔽机理。主要研究内容如下:(1)使用原位聚合的方式,通过改变苯胺单体的用量,制备一系列具有不同PANI包覆程度的甘蔗纤维(Bagasse fiber,BF)/PANI复合材料。结果表明,随着苯胺单体用量的增加,PANI颗粒在BF表面的覆盖程度逐渐趋于完善,进而对材料的电导率和电磁参数产生影响。材料的电导率从0.13±0.01 S/cm增加到6.07±0.31 S/cm,趋肤深度从1.41 mm降低为0.20 mm。在界面极化、电导率和趋肤效应的共同作用下,材料的电磁屏蔽效能有效提升。当苯胺用量为7 m L时,材料的电磁屏蔽效能为35.73d B。此外,实验结果和理论计算的比对结果表明,随着PANI含量的增加,电磁屏蔽机制从反射损耗变为以吸收损耗为主;(2)以竹纤维(Bamboo fiber,BBF)为基体,通过原位聚合的方法在BBF表面包覆PANI,改变40目和80目BBF的质量比,获得一系列BBF/PANI异质结构材料。借助PANI高导电性及BBF无电磁损耗的特征,在材料内部构建三维微波反射腔。系统研究微波反射腔尺寸对BBF/PANI电导率及介电行为的影响。随着80目BBF含量的增加,材料的电导率呈现先上升后下降的趋势,趋肤深度的变化规律与其相反。当40目与80目BBF质量比为4:6时,样品的电导率最高(8.99±0.43 S/cm),趋肤深度最小(0.17 mm)。同时,该紧凑结构可诱导多重反射的有效发生,增强材料的介电损耗和吸收损耗,进而提升材料的电磁屏蔽效能。当厚度为0.40 mm时,电磁屏蔽效能可以达到45.04 d B。此外,电磁屏蔽机理的研究表明该材料呈现以吸收损耗为主的特性;(3)以具有天然螺旋结构的棉花纤维(Cotton fiber,CF)作为模板,经碱处理后(Na CF),在其表面修饰掺杂PANI,获得具有螺旋结构的Na CF/PANI复合纤维。与CF相比,Na CF表面的羟基、羧基等活性基团与PANI中的氨基间存在氢键等强相互作用,导致Na CF/PANI中PANI包覆层的掺杂度和晶粒尺寸均高于CF/PANI,进而增加材料的导电性能。螺旋结构有利于电磁波在同一及邻近的复合纤维间形成折射和反射,多重反射的发生有效地延长电磁波在Na CF/PANI内的传播路径,从而提高材料的吸收损耗。同时,对材料衰减常数以及理论预测和实验结果进行分析,结果表明Na CF/PANI的衰减常数高于CF/PANI,吸收是主要的电磁屏蔽机制。此外,材料在X波段的电磁屏蔽效能高达48.83 d B(即屏蔽效率>99.998%),高于多数聚苯胺基电磁屏蔽材料。