Co磁性纳米颗粒/导电聚合物（PPy）复合材料的合成、调控及其吸波效能研究

磁性纳米颗粒/导电聚合物复合材料由于特殊的结构和优良的物理化学性能，在隐身技术吸波材料中有着重大的潜在应用价值。为了提高复合材料的电、磁性能，本研究在磁性纳米颗粒的前期工作基础上，采用铁磁性的Co 纳米颗粒与导电性优良的导电聚合物聚吡咯（PPy）进行复合，利用配体取代反应设计合成Co纳米颗粒/聚吡咯（PPy） "链状"结构的复合材料，提高复合材料对电磁波的高介电损耗和磁损耗，在较宽的频率范围内实现对电磁波的有效吸收；通过优化合成工艺，对复合材料的性能和微结构进行表征，分析研究合成工艺对Co纳米颗粒磁性及复合材料电磁参数的影响机理，实现磁性纳米颗粒/PPy复合吸波材料在较宽频率范围内的电磁参量可控,以满足我国国防军工行业对隐身吸波材料"厚度薄、质量轻、频带宽、吸收强"的要求。

磁性纳米颗粒/导电聚合物复合材料由于特殊的结构和优良的物理化学性能，在隐身技术吸波材料中有着重大的潜在应用价值。本项目在前期工作基础上，采用磁性Co纳米颗粒与导电聚合物聚吡咯（PPy）经原位复合，得到了Co/ PPy纳米复合材料，并对其电磁参数和吸波性能进行了测试和表征。本项目按照申请书中的研究计划，逐步开展，基本实现了预定目标。.首先我们研究了单分散Co磁性纳米颗粒的合成、制备。采用较温和的还原法，利用还原剂还原Co盐，从而避免传统的热分解法所采用的羰基钴盐带来的剧毒性，并对Co粒径及其单分散性进行调控。通过对纳米颗粒制备参数优化，得到了单分散性良好的Co纳米颗粒。磁性测试表明，Co纳米颗粒在室温下，粒径约10nm时表现为超顺磁性。M-H曲线表明Co颗粒在低温下无明显的铁磁性。.随后，我们采用巯基乙酸对Co纳米颗粒进行表面修饰，利用其巯基官能团与Co纳米颗粒结合，另一端-COOH官能团的亲水性，实现Co纳米颗粒水相稳定分散。红外吸收光谱和核磁共振波谱测试表明，巯基乙酸中-SH 键被破坏，巯基与Co粒子表面发生键合，巯基乙酸已被成功修饰于Co纳米颗粒的表面。.此外，采用原位氧化聚合法制备了Co/PPy复合材料。对其电磁参数和吸波性能进行了测试与分析。结果表明，随着吸波层厚度的增加，最大反射损耗峰呈向低频移动趋势。在Co/PPy（与石蜡比例30%）样品厚度为2mm时，吸收带宽（反射损失< -10dB）在11.7~16.47 GHz，最大反射损失达到-33dB。另外，改变Co 纳米粒子的含量，复合材料的电磁性能及反射损失亦有相应的变化。降低Co含量，可使复合材料吸波性能向低频方向发展；增加Co含量，使复合材料吸波性能向高频方向发展。Co含量可对复合材料的电磁参数有一定影响，优化Co 纳米颗粒的含量及Co/PPy纳米复合的厚度，可实现对其复合材料的吸波性能进行有效调控。