RGO/PANI纳米复合吸波材料的制备及性能研究(4)
如果聚合物的分子链结构中含有π电子共轭体系，经过化学或电化学掺杂后，能够从原来的绝缘体变成掺杂态导体，那么有这种性质的聚合物称为导电高聚物[16]。高分子是近几年才开始作为一类新型吸波材料进行研究的，导电高聚物密度小、结构多样化、电磁参数可调、兼容性好、易于加工成型等特点都使其可能拥有良好的吸波性能，从而有广阔的应用前景。自从人们开发出掺杂碘的聚乙炔，发现其显示出导电特性后，继而又逐渐研究和制备出聚苯胺（PANI）、聚吡咯、聚噻吩等导电高聚物[17]。在已有研究和报道的导电高聚物中，PANI由于具有电导率高、原料易得、单体成本低、结构多样化、环境稳定性好、易于制备及特殊的掺杂机制等特点，使其成为导电高分子的研究热点，有希望作为吸波材料达到广泛应用[18]。
1.4 聚合物基石墨烯纳米复合吸波材料
1.4.1 聚合物基石墨烯纳米复合吸波材料简介
利用石墨烯大长径比的结构特点及特殊的物理性质，向聚合物基体中添加少量的石墨烯就能显著改善聚合物的电学性能、力学性能[19]，因此，利用单层石墨烯来对聚合物基体进行填充，由此制备出其纳米复合材料，一般能够提高基体的自身性能，制备出密度小、力学强度大、吸波效果好的吸波材料[20-21]。
国内外关于聚合物基石墨烯纳米复合材料在吸波方面的研究目前还只是处于起步阶段，国内外学者们对其机理也尚处在探究的阶段。在高聚物与石墨烯纳米复合物中，具有二文结构的层状石墨烯可以组成连续的导电网络，在电磁波作用下介质内部的载流子能够发生取向运动，由此可以引起导电损耗来对电磁波能量造成耗散；石墨烯和高分子材料的界面处能够形成偶极子，和电磁波产生相互作用来引起晶格振动，能够将电磁能转换为热能进行耗散。因为石墨烯与高聚物界面处的介电常数也存在着一定的差异，可以引起材料对电磁波的散射和多重反射[22]。综上所述分析可得，石墨烯与高聚物纳米复合材料作为吸波材料进行研究的吸收机制主要为介质以及界面处对于电磁波的导电损耗、极化作用、界面散射和多重反射。
1.4.2 聚合物基石墨烯纳米复合吸波材料的制备
聚合物基石墨烯纳米复合吸波材料的制备方法一般主要包括有原位聚合法，溶液共混法，以及熔融共混法。
原位聚合法指首先使石墨烯或者改性石墨烯和单体或预聚体共混使得单体分子插入到石墨烯片层之间，然后加入适当的引发剂，调整温度、时间等因素条件，最终就可以制备出聚合物基石墨烯纳米复合材料[23]。
溶液共混法是先将石墨烯或改性的石墨烯在合适的溶剂中进行分散，然后再将高分子分散在溶剂中，除去溶剂后即可获得纳米填料/聚合物复合材料。这种方法主要依赖于溶剂的作用，能够使得高聚物分子插入到石墨烯的片层结构中，制备获得聚合物基石墨烯复合物 [24]。
熔融共混法是先将石墨烯和聚合物混合，然后加热到高聚物的熔点以上，在物质的熔融状态下通过熔体的流动和机械剪切的作用使石墨烯分散在聚合物基体中，由此获得聚合物基石墨烯纳米复合材料[25]。
1.5 本文的研究思路和内容[26-28]
结构特殊、物化性能优异的石墨烯材料自从发现和报道以来，一直都是近些年国内外学者们趋之若鹜的研究热点。石墨烯本身具有微波吸收性能，石墨烯和导电高聚物都作为吸波材料得到了一定的研究和应用。如果将石墨烯与导电高聚物复合制备成聚合物基石墨烯纳米复合材料，则能够提高基体性能，有希望获得密度小、可加工性强、吸波效果好的新型吸波材料。