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西南交通大学孟凡彬:具有防腐性能的GO/CPPy-EP微波吸收涂层的制备与表征

学术动态    2022-07-12 16:19

DOI: 10.1021/acsanm.2c01993

 

近年来,微波吸收(MA)材料发展迅速,取得了不错的进展。然而,制备厚度薄、重量轻的MA材料仍然是一个巨大的挑战。此外,由于实际使用中环境适应性差,特别是在恶劣的海洋环境中,单功能MA材料的应用受到严重限制。在此,研究者通过原位聚合制备了氧化石墨烯/手性聚吡咯杂化材料(GO/CPPy),该材料具有良好的微波吸收性能和防腐性能。片层GO/CPPy由手性螺旋聚吡咯和二维GO片组成。手性聚吡咯的引入不仅带来了良好的介电损耗,而且还产生了额外的磁损耗。结果显示,GO/CPPy混合材料在8.55GHz时显示出-55.5dB的强反射损耗(RL),厚度为3.8mm。同时,它们在9.1-17.5GHz范围内显示出较宽的有效带宽,为8.4GHz。此外,0.6%GO/CPPy-EP复合涂层在腐蚀介质中浸泡21天后表现出优异的长期耐腐蚀性,且其防腐性能显著(99.73%)。而且,相应的6%GO/CPPy-EP微波吸收涂层保持了较高的MA性能,12.38GHz时的最小RL为-27.5dB,在3.5%NaCl溶液中浸泡21天后使用弓形反射率测试系统进行检测,其微波吸收性能仅下跌13.79%。总之,这项工作为开发具有防腐性能的MA材料开辟新的途径。

 

图1.(a)GO/CPPy10、(b)GO/CPPy20和(c)GO/CPPy30的SEM图像,以及(d)GO/CPPy20的TEM图像。

 

图2.GO/CPPy的聚合机理示意图。

 

图3.(a)GO和GO/CPPy的FT-IR光谱、(b)拉曼光谱和(c)XRD光谱。

 

图4.(a)GO/CPPy10-6%、(b)GO/CPPy20-6%和(c)GO/CPPy30-6%的3D RL值。GO/CPPy10-6%、GO/CPPy20-6%和GO/CPPy30-6%的2D RL值(d,e)。

 

图5.GO/CPPy10-6%、GO/CPPy20-6%和GO/CPPy30-6%的电磁参数。(a)ε',(b)ε”,(c)tgδε,(d)μ',(e)μ”和(f)tgδμ。

 

图6.(a)GO/CPPy10-6%、(b)GO/CPPy20-6%和(c)GO/CPPy30-6%的|Zin/Z0|值的2D映射值。(d)GO/CPPy10-6%、GO/CPPy20-6%和GO/CPPy30-6%的衰减常数。

 

图7.不同涂层Q235钢的伯德图:(a)0.6%GO-EP,(b)0.3%GO/CPPy-EP,(c)0.6%GO/CPPy-EP和(d)1%GO/CPPy-EP。(e)由EIS数据拟合的等效电路,和(f)不同涂层钢在3.5%NaCl溶液中浸泡21天的动电位极化曲线。

 

图8.涂层的横截面SEM图像。(a)0.6%GO-EP,(b)0.3%GO/CPPy-EP,(c)0.6%GO/CPPy-EP和(d)1%GO/CPPy-EP。插图显示了不同涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡21天的相应光学照片。

 

图9.6%GO/CPPy-EP涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡21天前后的RL值。插图显示了6%GO/CPPy-EP涂层的光学照片。