CN108976820A - 一种四氧化三铁/聚吡咯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四氧化三铁/聚吡咯复合纤维材料及其制备方法，是以胶原纤维为分散基底均匀分散纳米四氧化三铁，原位聚合生成聚吡咯作为电介质型吸波剂对胶原纤维进行包覆，解决了纳米材料易团聚的难题，防止了纳米材料的迁移。该纤维材料利用纳米四氧化三铁作为磁介质型吸波剂，聚吡咯作为电介质型吸波剂，共同吸收衰减电磁波，同时具有增强胶原纤维的磁损耗和介电损耗的性能。本发明选用的材料来源广泛、成本低廉，制备过程简洁、环保、对设备依赖程度低，是一种制备双功能型四氧化三铁/聚吡咯纳米复合纤维材料的有效途径。

Description

一种四氧化三铁/聚吡咯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电磁波屏蔽及吸收材料领域，具体涉及一种利用胶原纤维纤维制备的具有电磁波屏蔽性能和微波吸收性能的双功能型纳米复合纤维材料的方法。
背景技术
电磁波辐射已被世卫组织列为继水源、大气、噪声之后的第四大环境污染源，成为危害人类健康的隐形“杀手”，导致人类生存空间的电磁环境日益恶化（Ameli, A.; JungP. U.; Park, C. B. Electrical properties and electromagnetic interferenceshielding effectiveness of polypropylene/carbon fiber composite foams[J].Carbon, 2013, 60, 379-391.）。
近年来，防治电磁波污染主要通过两种途径：（一）以反射损耗为主的电磁波屏蔽材料，利用良导体对电磁波产生的反射损耗来衰减电磁波，如炭黑、碳纳米管、石墨烯等碳基材料（何和智, 杨彪, 刘玥彤, 等. 炭黑/聚乙烯复合材料的电磁屏蔽性能[J]. 塑料,2010, 39(3): 43-47. Li, N.; Huang, Y.; Du, F. Electromagnetic interference(EMI) shielding of single-walled carbon nanotube epoxy composites[J]. NanoLetter, 2006, 6: 1141-1145. Eswaraiah, V.; Sankaranarayanan, V.; Ramaprabhu,S. Functionalized graphene-PVDF foam composites for EMI shielding[J].Macromolecular Materials and Engineering, 2011, 296: 894-898.），或者铜粉、镍粉、银纤维等金属填料（Byeon, J. H.; Kim, J. W. Aerosol based fabrication of a Cu/polymer and its application for electromagnetic interference shielding[J].Thin Solid Films, 2011, 520: 1048-1052. 吴行, 陈家钊, 涂铭旌. 电磁屏蔽涂料镍填料的表面偶联处理研究[J]. 功能材料, 2000, 31(3): 262-264. Liu, H.; Ge, X.W.; Ni, Y. H. Synthesis and characterization of polyacylonitrile-silvernanocomposites by irradiation[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2001, 61,89.），或聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等导电高分子材料（牟世辉, 魏海石. 掺杂型聚苯胺导电涂料的研究[J]. 电镀与精饰, 2010, 32(3): 33-35. 杜永, 蔡克峰. 聚噻吩及其衍生物、聚噻吩基复合材料的导电性能研究进展[J]．材料导报, 2010, 24(21): 69-73. Taka,T. EMI shielding measurements on poly(3-octyl thiophene) blends[J]. Syntheticmetals, 1991, 41: 1177-1180.）。（二）以吸收损耗为主的电磁波吸收材料，主要依靠吸波剂（介电材料、磁性材料）与电磁场的相互作用来衰减电磁波，其中电介质型吸波剂包括金属纤维、炭黑、特种碳纤维及高导电性高聚物等（赵伯琳, 王卓, 饶克谨. 多向定向铁纤维吸波材料的雷达反射特性研究[J]. 电波科学学报, 2004, 19(3): 280-285. 解帅, 冀志江, 杨洋, 等. 炭黑-矿棉基双层吸波材料的微波吸收性能[J]. 硅酸盐学报, 2015, 04:526-531. 刘渊, 刘祥萱, 陈鑫, 等. 碳纤维表面α-Fe的MOCVD生长制备及吸波性能研究[J]. 无机材料学报, 2013, 28(12): 1328-1332. 刘引烽，李琛骏，关士友. 导电聚合物在吸波材料中的应用[J]. 高分子通报, 2014, 12: 81-88.），磁介质型吸波剂包括纳米铁氧体、纳米四氧化三铁、纳米铁、钴、镍、锌及其合金粉等（陈宁, 王海滨, 霍冀川, 等. 铁氧体吸波材料的制备研究进展[J]. 化工新型材料, 2009, 11: 8-10. Xiang, J.; Chu,Y. Q.; Zhang, X. H.; et al. Magnetic and microwave absorption properties ofelectrospun Co0.5Ni0.5Fe2O4 nanofibers[J]. Applied Surface Science, 2012, 263:320-325. Xiang, J.; Li, J.; Zhang, X. H.; et al. Magnetic carbon nanofiberscontaining uniformly dispersed Fe/Co/Ni nanoparticles as stable and high-performance electromagnetic wave absorbers. Journal of Materials Chemistry A,2014, 2: 16905-16914.）。
然而，传统的电磁波屏蔽材料对电磁波的衰减主要以反射损耗为主，吸收损耗较弱，入射电磁波经反射后对电磁环境造成二次污染，无法满足人们构建良好电磁生存环境的需求。为降低反射，需要使屏蔽体表面的电磁性质与电磁波空间阻抗相匹配，使电磁波能最大限度地透入屏蔽体进而被吸收，这要求吸波剂具有匹配的电磁性质。而传统的电磁波吸收材料是由高分子聚合物基体和吸波剂组成，吸波剂在高分子聚合物基体中的聚集状态及含量都会影响屏蔽材料的电磁波吸收性能，这就要求吸波剂在高分子聚合物基体中的含量较大并被均匀分散。然而，当吸波剂的含量较大时极易产生团聚现象，难以在高分子聚合物基体内分散均匀。此外，以吸收损耗为主的电磁波屏蔽材料难以实现较高的电磁屏蔽性能的要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明以胶原纤维纤维（Collagen fiber，CF）为分散基底，利用纤维之间阻隔磁介质型吸波剂纳米四氧化三铁，然后通过原位聚合反应在其表面包覆一层电介质型吸波剂聚吡咯（Polypyrrole，PPy），将四氧化三铁固定在胶原纤维纤维表面防止迁移。导电聚吡咯与纳米四氧化三铁通过不同配比复合达到阻抗匹配的目的，并通过磁损耗和介电耗共同吸收衰减电磁波；同时，该纳米复合纤维完整保留了胶原纤维纤维的多层级结构，增长了电磁波在屏蔽体内部的传输路径，与纳米四氧化三铁、聚吡咯协同作用吸收衰减电磁波。因此，该四氧化三铁/聚吡咯纳米复合纤维材料既具有电磁波屏蔽性能，也具有电磁波吸收性能。
一种四氧化三铁/聚吡咯复合材料，由如下重量份配比的原料制成：胶原纤维10份、乙醇500份、纳米四氧化三铁1~5份、吡咯单体5~9份。
进一步的，该材料由如下重量份配比的原料制成：胶原纤维10份、乙醇500份、纳米四氧化三铁3份、吡咯单体7份。
一种四氧化三铁/聚吡咯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取胶原纤维溶于乙醇溶液中，均匀搅拌后加入纳米四氧化三铁，并置于0~5℃的冰水浴持续搅拌1h，得混合溶液A；
（2）将吡咯单体加入混合溶液A中，0~5℃冰水浴避光持续搅拌0.5 h，得混合溶液B；
（3）配置三氯化铁溶液，缓慢滴加到混合溶液B中，0~5℃冰水浴避光持续搅拌反应20h，反应结束后充分洗涤、过滤、干燥，得到四氧化三铁/聚吡咯复合材料（CF/Fe3O4/PPy）；
（4）将四氧化三铁/聚吡咯复合材料分别压制成不同厚度的圆片和圆环，测试其电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能。
进一步的，所述胶原纤维选自家畜动物皮、边角料按常规制革铬鞣处理工艺鞣制后粉碎成长度为0.1~5.0mm的胶原纤维、市购的商品胶原纤维中的一种或多种。
进一步的，所述乙醇溶液为无水乙醇与去离子水配置成的体积分数为5%-50%的溶液。
进一步的，所述三氯化铁溶液为三氯化铁、六水合三氯化铁中的任意一种与去离子水配置成的浓度为0.1mol/L~0.6mol/L的溶液。
进一步的，所述过滤方法选自常压过滤、抽滤、离心中的一种或多种。
进一步的，所述干燥处理选自设备烘烤、晾晒、自然阴干中的一种或多种。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明首次成功利用聚吡咯包覆修饰的导电性胶原纤维实现了工业级纳米四氧化三铁的空间阻隔和高分散，无需额外特殊处理。
（2）本发明首次同时赋予了胶原纤维对电磁波的磁损耗和介电损耗性能，而非单一的磁损耗性或介电损耗性。现有的技术都只是将磁性材料（如纳米四氧化三铁）或导电材料（如纳米银）与胶原纤维简单共混来赋予胶原纤维磁损耗或介电损耗性能，且在使用过程中纳米颗粒容易发生迁移。而本发明通过原位聚合聚吡咯来包覆纳米四氧化三铁教好的解决了这一问题，原位聚合形成导电性良好的聚吡咯必须要调控聚吡咯的用量和反应条件，否则不能形成介电参数合适且包覆效果足够的聚吡咯包覆层；例如，吡咯用量不足时不能在胶原纤维纤维表面形成连续的聚吡咯包覆层，这会导致最终所制备材料的电导性差，介电损耗性能不足；若吡咯用量过多，吡咯单体聚合后大部分聚吡咯包覆层过厚，也会导致电磁波在入射时阻抗不匹配，电磁波被大部分反射，导致磁损耗性质不明显。
（3）本发明所制备的胶原纤维基-四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料中胶原纤维多级纤维结构对电磁波存在界面损耗作用，该界面损耗强化了胶原纤维表面四氧化三铁和聚吡咯的磁损耗和介电损耗性能，这一性能是以往电磁吸收或电磁屏蔽材料所不具备的。
（4）本发明所制备的胶原纤维基-四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料机械性能好，较以往纳米复合材料具有更强的加工性。
（5）本发明选用的材料来源广泛、成本低廉，制备过程简洁、环保、对设备依赖程度低。
附图说明
图1：代表PPy及CF/Fe3O4/PPy材料的傅里叶红外光谱图；
图2：代表CF、PPy及CF/Fe3O4/PPy材料的X-射线衍射图谱；
图3：代表CF/Fe3O4/PPy材料的X-射线光电子能谱；
图4：代表聚吡咯SEM图像；
图5：代表聚吡咯SEM图像；
图6：代表CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35的纤维束SEM图像；
图7：代表CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35的微纤维SEM图像；
图8：代表CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35的纤维SEM图像；
图9：代表CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35的纤维铁元素SEM-EDS图像；
图10：代表CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35的纤维氧元素SEM-EDS图像；
图11：代表CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35的微纤维TEM图像；
图12：代表CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35的微纤维HRTEM图像；
图13：代表电磁波屏蔽性能；
图14：代表电磁波吸收性能；
图15：代表电磁波屏蔽性能；
图16：代表电磁波吸收性能；
图17：代表电磁波屏蔽性能；
图18：代表电磁波吸收性能；
图19：代表电磁波屏蔽性能；
图20：代表电磁波吸收性能；
图21：代表电磁波屏蔽性能；
图22：代表电磁波吸收性能；
图23：代表电磁波屏蔽性能；
图24：代表电磁波吸收性能；
图25：代表电磁波屏蔽性能；
图26：代表电磁波吸收性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料
（1）将10kg胶原纤维纤维与500kg乙醇溶液搅拌均匀，然后加入3kg纳米四氧化三铁，0~5℃冰水浴持续搅拌1 h；
（2）将7kg吡咯单体加入到（1）中，0~5℃冰水浴避光持续搅拌0.5 h；
（3）配置三氯化铁溶液，将其缓慢滴加到（2）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌反应20 h，反应结束后充分洗涤、过滤、干燥，得到一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料（CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35）。
（4）将所得CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35分别压制成厚度为2 mm的圆片和2 mm的圆环，测试其电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能。
经测试得到其在2-18 GHz频率下的电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能如图13与图14所示。其中，电磁波屏蔽性能高达72 dB，电磁波吸收性能高达-21 dB。
实施例2
一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料
（1）将10kg胶原纤维纤维与500kg乙醇溶液搅拌均匀，然后加入3kg纳米四氧化三铁，0~5 ℃冰水浴持续搅拌1 h；
（2）将7kg吡咯单体加入到（1）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌0.5 h；
（3）配置三氯化铁溶液，将其缓慢滴加到（2）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌反应20 h，反应结束后充分洗涤、过滤、干燥，得到一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料（CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35）。
（4）将所得CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35分别压制成厚度为1.5 mm的圆片和2.5 mm的圆环，测试其电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能。
经测试得到其在2-18 GHz频率下的电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能如图15与图16所示。其中，电磁波屏蔽性能高达57 dB，电磁波吸收性能高达-23 dB。
实施例3
一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料
（1）将10kg胶原纤维纤维与500kg乙醇溶液搅拌均匀，然后加入3kg纳米四氧化三铁，0~5 ℃冰水浴持续搅拌1 h；
（2）将7kg吡咯单体加入到（1）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌0.5 h；
（3）配置三氯化铁溶液，将其缓慢滴加到（2）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌反应20 h，反应结束后充分洗涤、过滤、干燥，得到一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料（CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35）。
（4）将所得CF0.5Fe3O4 0.15PPy0.35分别压制成厚度为0.5 mm的圆片和3 mm的圆环，测试其电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能。
经测试得到其在2-18 GHz频率下的电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能如图17与图18所示。其中，电磁波屏蔽性能高达49 dB，电磁波吸收性能高达-24 dB。
实施例4
一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料
（1）将10kg胶原纤维纤维与500kg乙醇溶液搅拌均匀，然后加入2kg纳米四氧化三铁，0~5 ℃冰水浴持续搅拌1 h；
（2）将8kg吡咯单体加入到（1）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌0.5 h；
（3）配置三氯化铁溶液，将其缓慢滴加到（2）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌反应20 h，反应结束后充分洗涤、过滤、干燥，得到一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料（CF0.5Fe3O4 0.1PPy0.4）。
（4）将所得CF0.5Fe3O4 0.1PPy0.4分别压制成厚度为2 mm的圆片和1 mm的圆环，测试其电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能。
经测试得到其在2-18 GHz频率下的电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能如图19与图20所示。其中，电磁波屏蔽性能高达49 dB，电磁波吸收性能高达-10 dB。
实施例5
一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料
（1）将10kg胶原纤维纤维与500kg乙醇溶液搅拌均匀，然后加入4kg纳米四氧化三铁，0~5 ℃冰水浴持续搅拌1 h；
（2）将6kg吡咯单体加入到（1）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌0.5 h；
（3）配置三氯化铁溶液，将其缓慢滴加到（2）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌反应20 h，反应结束后充分洗涤、过滤、干燥，得到一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料（CF0.5Fe3O4 0.2PPy0.3）。
（4）将所得CF0.5Fe3O4 0.2PPy0.3分别压制成厚度为2 mm的圆片和3 mm的圆环，测试其电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能。
经测试得到其在2-18 GHz频率下的电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能如图21与图22所示。其中，电磁波屏蔽性能高达41 dB，电磁波吸收性能高达-10 dB。
实施例6
一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料
（1）将10kg胶原纤维纤维与500kg乙醇溶液搅拌均匀，然后加入1kg纳米四氧化三铁，0~5 ℃冰水浴持续搅拌1 h；
（2）将9kg吡咯单体加入到（1）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌0.5 h；
（3）配置三氯化铁溶液，将其缓慢滴加到（2）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌反应20 h，反应结束后充分洗涤、过滤、干燥，得到一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料（CF0.5Fe3O4 0.05PPy0.45）。
（4）将所得CF0.5Fe3O4 0.05PPy0.45分别压制成厚度为2 mm的圆片和1.5 mm的圆环，测试其电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能。
经测试得到其在2-18 GHz频率下的电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能如图23与图24所示。其中，电磁波屏蔽性能高达59 dB，电磁波吸收性能高达-10 dB。
实施例7
一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料
（1）将10kg胶原纤维纤维与500kg乙醇溶液搅拌均匀，然后加入5kg纳米四氧化三铁，0~5 ℃冰水浴持续搅拌1 h；
（2）将5kg吡咯单体加入到（1）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌0.5 h；
（3）配置三氯化铁溶液，将其缓慢滴加到（2）中，0~5 ℃冰水浴避光持续搅拌反应20 h，反应结束后充分洗涤、过滤、干燥，得到一种四氧化三铁/聚吡咯纳米复合材料（CF0.5Fe3O4 0.25PPy0.25）。
（4）将所得CF0.5Fe3O4 0.25PPy0.25分别压制成厚度为2 mm的圆片和2.5 mm的圆环，测试其电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能。
经测试得到其在2-18 GHz频率下的电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能如图25与图26所示。其中，电磁波屏蔽性能高达32 dB，电磁波吸收性能高达-15 dB。
值得说明的是：（1）以上实施例中CF/Fe3O4/PPy（四氧化三铁/聚吡咯）均是压制成直径为13mm的圆片在矢量网络分析仪上测试其电磁屏蔽性能（Shielding effectiveness，SE）。（2）以上实施例中CF/Fe3O4/PPy均是压制成外径为7mm、内径为3mm的圆环在矢量网络分析仪上测试其电磁波吸收性能（Reflection loss，RL）。（3）由图1材料的傅里叶红外光谱图（FT-IR）、图2 X-射线衍射图谱（XRD）和图3 X-射线光电子能谱（XPS）可知，220，311，400，422，511，440等晶格衍射位置，可以定性分析该材料中存在PPy和Fe3O4。（4）由图4~12中材料扫描电镜和透射电镜可知，该复合材料中存在核壳结构，聚吡咯纳米颗粒均匀包覆在胶原纤维纤维复合四氧化三铁材料外部。

Claims (10)

1.一种四氧化三铁/聚吡咯复合材料，其特征在于，该材料由如下重量份配比的原料制成：胶原纤维10份、乙醇500份、纳米四氧化三铁1~5份、吡咯单体5~9份。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，该材料由如下重量份配比的原料制成：胶原纤维10份、乙醇500份、纳米四氧化三铁3份、吡咯单体7份。
3.根据权利要求1或2所述的四氧化三铁/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）取胶原纤维分散于乙醇溶液中，均匀搅拌后加入纳米四氧化三铁，并置于0~5℃的冰水浴持续搅拌1h，得混合溶液A；
（2）将吡咯单体加入混合溶液A中，0~5℃冰水浴避光持续搅拌0.5 h，得混合溶液B；
（3）配置三氯化铁溶液，缓慢滴加到混合溶液B中，0~5℃冰水浴避光持续搅拌反应20h，反应结束后充分洗涤、过滤、干燥，得到四氧化三铁/聚吡咯复合材料；
（4）将四氧化三铁/聚吡咯复合材料分别压制成不同厚度的圆片和圆环，测试其电磁波屏蔽性能和电磁波吸收性能。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述胶原纤维选自家畜动物皮、边角料按常规制革铬鞣处理工艺鞣制后粉碎成长度为0.1~5.0mm的胶原纤维、市购的商品胶原纤维中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述乙醇溶液为无水乙醇与去离子水配置成的体积分数为5%-50%的溶液。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述三氯化铁溶液为三氯化铁、六水合三氯化铁中的任意一种与去离子水配置成的浓度为0.1mol/L~0.6mol/L的溶液。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述过滤方法选自常压过滤、抽滤、离心中的一种或多种。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述干燥处理选自设备烘烤、晾晒、自然阴干中的一种或多种。
9.一种四氧化三铁/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法为：以胶原纤维纤维为分散基底，利用纤维之间阻隔磁介质型吸波剂纳米四氧化三铁，然后通过原位聚合反应在其表面包覆一层电介质型吸波剂聚吡咯，将四氧化三铁固定在胶原纤维纤维表面防止迁移，导电聚吡咯与纳米四氧化三铁通过不同配比复合达到阻抗匹配的目的，并通过磁损耗和介电耗共同吸收衰减电磁波。
10.一种根据权利要求3~9所属任意方法制得的四氧化三铁/聚吡咯复合材料。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109890190A (zh) * 2019-03-27 2019-06-14 西安交通大学 一种透明电磁屏蔽薄膜及其制备方法
CN110204713A (zh) * 2019-06-18 2019-09-06 合肥工业大学 一种用聚吡咯和锰锌铁氧体制备具有负介电性能的复合材料的设计方法
CN111551597A (zh) * 2020-05-29 2020-08-18 西安工程大学 一种聚吡咯复合电磁波吸收材料、制备方法及应用
CN113088075A (zh) * 2021-04-06 2021-07-09 浙江师范大学 手性平面螺旋状PPy/Fe3O4复合宽带微波吸收剂及其制备方法与应用
CN113845880A (zh) * 2021-09-29 2021-12-28 西安热工研究院有限公司 一种银纳米线@聚吡咯-四氧化三铁复合吸波材料及其制备方法
CN114351443A (zh) * 2022-01-14 2022-04-15 北京航空航天大学 一种基于四氧化三铁/聚吡咯的电磁屏蔽织物、生产方法、应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102219997A (zh) * 2011-04-29 2011-10-19 南京理工大学 一种采用细菌纤维素为模板制备聚吡咯包覆细菌纤维素纳米导电复合材料的方法
CN103272267A (zh) * 2013-06-07 2013-09-04 浙江大学 一种丝素蛋白与纳米Fe3O4复合材料的制备方法
CN103289400A (zh) * 2013-06-21 2013-09-11 山西大同大学 四氧化三铁/聚吡咯复合材料及其制备方法
EP3031446A1 (en) * 2010-05-27 2016-06-15 Covidien LP Hydrogel implants with varying degrees of crosslinking
CN107604648A (zh) * 2017-09-12 2018-01-19 泉州坤莎新材料科技有限公司 复合纳米四氧化三铁聚吡咯复合材料的织物制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3031446A1 (en) * 2010-05-27 2016-06-15 Covidien LP Hydrogel implants with varying degrees of crosslinking
CN102219997A (zh) * 2011-04-29 2011-10-19 南京理工大学 一种采用细菌纤维素为模板制备聚吡咯包覆细菌纤维素纳米导电复合材料的方法
CN103272267A (zh) * 2013-06-07 2013-09-04 浙江大学 一种丝素蛋白与纳米Fe3O4复合材料的制备方法
CN103289400A (zh) * 2013-06-21 2013-09-11 山西大同大学 四氧化三铁/聚吡咯复合材料及其制备方法
CN107604648A (zh) * 2017-09-12 2018-01-19 泉州坤莎新材料科技有限公司 复合纳米四氧化三铁聚吡咯复合材料的织物制备方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《国防科技名词大典》总编委会: "《国防科技名词大典综合》", 31 January 2002, 航空工业出版社 *
QI, CHENGCHENG 等: "Novel nonenzymatic hydrogen peroxide sensor based on Fe3O4/PPy/Ag nanocomposites", 《JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY》 *
吴江渝 等: "磁性二氧化硅纳米粒子的制备及性能", 《武汉工程大学学报》 *
孙绍灿: "《塑料实用手册》", 31 December 1999, 浙江科学技术出版社 *
成咏澜 等: "以胶原纤维为模板制备多孔纤维状SO42-/TiO2-ZrO2固体酸及其酯化催化性能", 《化学研究与应用》 *
曾慧 等: "原位聚合改性二层革中胶原纤维-聚合物的作用方式研究", 《中国皮革》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109890190A (zh) * 2019-03-27 2019-06-14 西安交通大学 一种透明电磁屏蔽薄膜及其制备方法
CN110204713A (zh) * 2019-06-18 2019-09-06 合肥工业大学 一种用聚吡咯和锰锌铁氧体制备具有负介电性能的复合材料的设计方法
CN111551597A (zh) * 2020-05-29 2020-08-18 西安工程大学 一种聚吡咯复合电磁波吸收材料、制备方法及应用
CN113088075A (zh) * 2021-04-06 2021-07-09 浙江师范大学 手性平面螺旋状PPy/Fe3O4复合宽带微波吸收剂及其制备方法与应用
CN113088075B (zh) * 2021-04-06 2022-05-31 浙江师范大学 手性平面螺旋状PPy/Fe3O4复合宽带微波吸收剂及其制备方法与应用
CN113845880A (zh) * 2021-09-29 2021-12-28 西安热工研究院有限公司 一种银纳米线@聚吡咯-四氧化三铁复合吸波材料及其制备方法
CN114351443A (zh) * 2022-01-14 2022-04-15 北京航空航天大学 一种基于四氧化三铁/聚吡咯的电磁屏蔽织物、生产方法、应用

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