19224

۱۹۲۲۴

تهيه نانوكامپوزيت هاي پليمري جاذب امواج الكترومغناطيس و بررسي خصوصيات ساختاري، مغناطيسي و دي الكتريك آن در ناحيه ريزموج

دكتري

شيمي آلي

۹۴-۹۷

۱۳۹۷/۰۴/۲۰

دكتر شهرزاد جوانشير - دكتر محمد رضا نعيمي جمال

دكتر احمد چلداوي

شيمي

در اين رساله با توجه به اهميت تداخل گرهاي امواج الكترومغناطيسي و درنظر گرفتن عوامل موثر بر آن به تهيه كامپوزيت هايي با خواص مغناطيس و دي الكتريك با پهناي نوار جذب بيش از GHz2 ( جذب بيش ازdB10) و بيشينه جذب بيش از dB20 پرداخته شد. بر اين اساس ابتدا نانوذرات با خواص مغناطيسي متنوع نظير: La0.8Sr0.2FeO3، SrAl1.3Fe10.7O19، Ba0.2Sr0.2La0.6MnO3 و Sr0.5Ba0.5Fe11Al0.5Cr0.5O19 با استفاده از روش‌هاي سل-ژل سيتراتي و پچيني، آب گرمايي و حلال گرمايي تهيه و شناسايي شدند. همچنين دانه بندي ساختارهاي بلوري متنوع تهيه شده با استفاده از پليمرها و مواد آلي شامل: پلي متيل متاكريلات، سيتريك اسيد و گلوكوز (بر پايه واكنش استري شدن) و اثر آن بر جذب امواج ريزموج مورد بررسي شد. از طرف ديگر تاثير كامپوزيت شدن و پوشش يكنواخت نانوذرات با پليمرهاي رسانا شامل پلي آنيلين و نانولوله هاي كربني بررسي شد. افزون بر اين اثر جذب امواج بستره هاي پليمري مختلف شامل پارافين، لاستيك و فوم پلي يورتان، پلي وينيل كلريد و لاستيك سيليكون بر روي نانومواد و كامپوزيت هاي متنوع تهيه شده مورد مقايسه و تحليل قرار گرفت. براي افزايش تعاملات سطحي و اثرات قطبش با اصلاح روش پليمر شدن درجا پلي آنيلين، همچنين با تغيير نسبت مولي ماده فعال سطحي و عامل آلاينده دودسيل بنزن سولفونيك اسيد به تقويت رسانش الكتريكي پلي آنيلين پرداخته شد و با حضور پليمرهايي با اثر پخش كنندگي شامل پلي اتيلن گليكول و پلي متيل متاكريلات به پخش مناسب نانوذرات و نانولوله ها پرداخته شد. درنهايت اصلاح روش عاملدار كردن نانولوله هاي كربني كه افزايش سطح تماس و اثرات قطبش بين نانولوله ها و مواد مصرفي را به ارمغان مي آورد بررسي شد. خلوص و يكنواختي نانومواد و كامپوزيت هاي تهيه شده با استفاده آناليزهاي FT-IR، FE-SEM، VSM و XRD تاييد شد. همچنين عملكرد نوري نانوكامپوزيت هاي توليد شده با آناليز DRS بررسي شد. نتايج رسانش سنج الكتريكي چهارنقطه اي نشان داد پلي آنيلين اصلاح شده داراي رسانش الكتريكي فوق العاده S/Cm51/449 است. در نهايت افت انعكاس نانوكامپوزيت ها با آناليز VNA بررسي شد. نتايج نشان داد كه جاذب با ضخامت mm5/3 از نانوكامپوزيت PUF/PANi بيشينه افت انعكاس dB90/84 در بسامد GHz22/10 داشت و در اين ناحيه با پهناي نوار GHz1/5 جذب بيش ازdB10 از خود نشان داد همچنين اين نانوكامپوزيت با ضخامت mm5/2 جذب dB20/69 در بسامد GHz86/13 و پهناي نوار GHz21/9 جذب بيش از dB10 داشت كه از بهترين نتايج به دست آمده در اين رساله بود.

1397/05/08

Preparation of electromagnetic wave absorbing polymeric nanocomposites, characterization of structural, magnetic, and their dielectric properties in microwave region

7/30/2018 12:00:00 AM

In this thesis, due to the importance of the electromagnetic interferences, microwave absorbing materials with magnetic and dielectric properties having microwave absorption bandwidth more than 2 GHz (10dB>), as well as maximum absorption of more than 20 dB, were prepared considering the effective parameters on the microwave absorption performance. Accordingly, magnetic nanoparticles such as Sr0.5Ba0.5Fe11Al0.5Cr0.5O19, La0.8Sr0.2FeO3, SrAl1.3Fe10.7O19, and Ba0.2Sr0.2La0.6MnO3 with various magnetic properties were prepared using a range of solution techniques, including Pechini method builds on the principles of sol–gel chemistry involving small molecule chelating ligands, hydrothermal, and solvothermal methods. Moreover, the influence of small molecule chelating ligands such as polymethylmethacrylate, citric acid and glucose were investigated on the microwave absorption properties. Besides, uniform coverage by polyaniline and multiwall carbon nanotube using several matrices such as silicone rubber, polyurethane, paraffin, and polyvinyl chloride on the microwave attenuation were compared and examined. A novel polymerization procedure of aniline in aqueous medium in the presence of dodecylbenzene sulfonic acid (DBSA) as a dopant is also reported. This polymerization yields stable dispersions of the emeraldine salt, enhances the interfaces and polarizations. The molar ratio of the dodecylbenzene sulfonic acid was adjusted to enhance its electrical conductivity. Finally, multiwalled carbon nanotubes were functionalized using a modified acid treatment method and then were uniformly dispersed within the medium using polyethylene glycol or polymethyl metha acrylate to reinforce the polarizations. The nanostructures were characterized using Fourier transform infrared (FT-IR), elemental mapping analysis, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), vibrating sample magnetometer (VSM), four-point probe conductometer (FPPC), and X-ray powder diffraction (XRD) analysis. The optical performance of the prepared nanostructures was evaluated by diffuse reflection spectroscopy (DRS) method. The four-point probe conductometer result showed significant electrical conductivity (449.51 S/cm) for the modified polyaniline. Finally, microwave absorption results were investigated by vector network analyzer (VNA) instrument showing i. e. maximum reflection loss of polyurethane foam/polyaniline 50Wt. % was 84.90 dB at 10.22 GHz frequency with 5.1 GHz bandwidth more than 10 dB and thickness of 3.5 mm also absorbed 69.20 dB at 13.86 GHz with 2.5 mm in thickness while absorbed 9.21 GHz more than 10 dB along the x and ku-band.