سنتز هیبرید نانوکامپوزیت کایرال نیکل دار بر پایه ی گرافن اکسید، نانولوله ی کربنی تک دیواره و پلی آنیلین: شناسایی، بررسی ساختار نانوکامپوزیت و مطالعه‌ی خاصیت جذب امواج رادار

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

2 مرکز مواد پیشرفته، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

3 دانشکده شیمی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

چکیده

در این پژوهش، نانوکامپوزیت کایرال نیکل داری سنتز شد که خاصیت رادار گریزی را به­ واسطه­ ی توانایی جذب امواج مایکروویو دارا می باشد. در سنتز این نانوکامپوزیت، نخست گرافن اکسید سنتز شده به روش هومر با پارافنیلن دی آمین وارد واکنش شد و سپس با استفاده از نمک های دی آزونیوم، پیوند کربن ـ کربن بین گرافن اکسید اصلاح شده و نانولوله کربنی تک دیواره برقرار شد. پس از آن در حضور این هیبرید تهیه شده، پلیمریزاسیون آنیلین در محیط اسیدی و با استفاده از آمونیوم پراکسی سولفات به عنوان آغازگر انجام شد که نتیجه ­ی آن تولید نانوکامپوزیت بر پایه ­ی گرافن اکسید، نانولوله ­ی کربنی تک دیواره و پلی آنیلین بود. در ادامه دوپینگ این نانوکامپوزیت در محلول آمونیاکی، سپس شستن و خشک کردن دوپینگ نانوکامپوزیت با تارتاریک اسید کایرال، نانوکامپوزیت کایرال را ایجاد کرد. پس از آن یون های نیکل با استفاده از هیدرازین به عنوان احیاکننده بر روی نانوکامپوزیت کایرال بارگذاری شد. شناسایی همه مواد سنتزی با طیف فروسرخ انجام شد و نتیجه­ ها نشان از موفقیت آمیز بودن سنتز نانوکامپوزیت کایرال نیکل دار بود. برای بررسی ساختاری و ریخت شناسی ترکیب­ های سنتزی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. خاصیت بلوری ترکیب­ های سنتزی نیز با پراش اشعه ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفت. سرانجام نیز خاصیت جذب امواج مایکروویو کامپوزیت نهایی مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Vinoy K. J., Jha, R. M., Trends in Radar Absorbing Materials Technology, Sadhana, 20(5): 815-850 (1995).

[2] Petrov V. M., Gagulin V. V., Microwave Absorbing Materials, Inorganic Materials, 37(2): 93-98 (2001).

[3] Joo J., Lee C.Y., High Frequency Electromagnetic Interference Shielding Response of Mixtures and Multi-layer Films Based on Conducting Polymers, Journal of Applied Physics, 88: 513-518. (2000).

[4] Xiang C. S., Pan Y. B., Liu X. J., Sun X. W., Shi X. M., Guo J. K., Microwave Attenuation of Multiwalled Carbon Nanotube-Fused Silica Composites, Applied Physics Letters, 87: Article ID: 123103. (2005).

[5] Yang Y. L., Gupta  M. C., Dudley K. L., Lawrence  R. W., Conductive  Carbon  Nanofiber-Polymer  Foam Structures, Advanced Materials, 17: 1999-2003 (2005).   

[6] Bryning M. B., Islam M. F., Kikkawa J. M., Yodh A. G., Very Low Conductivity Threshold in Bulk Iso-tropic Single-Walled Carbon Nanotube-Epoxy Composites, Advanced Materials, 17: 1186-1191 (2005).

[7] Chung D.D.L., Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness of Carbon Materials. Carbon, 39: 279-285 (2001).

[8] Liu, Z. F., Bai G., Huang Y., Ma Y. F., Du F., Li F. F., Guo T. Y., Chen Y. S., Reflection and Absorption Contributions to  The  Electromagnetic  Interference  Shielding of  Single-Walled  Carbon  Nanotube/Polyurethane  Com-posites, Carbon, 45: 821-827 (2007).

[9] McCrary-Dennis M., Jasim U. M., Okenwa I. O., Synthesis and Characterization of Polystyrene Carbon Nanotube Nanocomposite for Utilization in the Displaced Foam Dispersion Methodology, Composites Part B: Engineering, 98: 484-495 (2016).

[10] Mikhalchan A., Gspann T., Windle A., Aligned Carbon Nanotube–Epoxy Composites: The Effect of Nanotube Organization on Strength, Stiffness, and Toughness, Journal of Materials Science, 51(22): 10005–10025 (2016).

[11] Chen J. L.,  Lu T. L., Lin Y. C., Multi-Walled Carbon Nanotube Composites with Polyacrylate Prepared for Open-Tubular Capillary Electrochromatography, Electrophoresis 31(19):3217-3226 (2010).

[12] Cao Y., Smith P., Heeger A. J., Counter-Ion Induced Processibility of Conducting Polyaniline and of Conducting Polyblends of Polyaniline in Bulk Polymers. Synthetic Metals, 48: 91-97 (1992).

[13] Schnoor T. I., Vainio U., Shao L.H., Lilleodden E.T., Müller M., Schreyer A., Schulte K., Fiedler B., Nanostructured MWCNT/Polypyrrole Actuators with Anisotropic Strain Response, Advanced Engineering Materials, 18(4): 597-607 (2016).

[14] Run-ping J., Li D., Na T., Xin-yao H., Mao-song H., Synthesis and Characterization of CNT/Thermoplastic Polyurethane Composites with a High-Toughness,New Carbon Materials, 30(4): 378-384. (2015).   

[15] Liu  L.,  Barber  A. H.,  Nuriel  S., Wagner  H. D., Mechanical  Properties of  Functionalized Single-Walled Carbon-Nanotube/Poly(Vinyl Alcohol) Nanocomposites, Advanced Functional Materials, 15: 975-980 (2005). 

[16] MacDiarmid, A.G., Epstein, A. J., Secondary Doping in Polyaniline, Synthetic Metals, 69: 85-92 (1995).

[17] Ding S.J., Zhang C.L., Yang M., Qu X.Z., Lu Y.F., Yang Z.Z., Template Synthesis of Composite Hollow Spheres Using Sulfonated Polystyrene Hollow Spheres, Polymer, 47: 8360-8366 (2006).

[18] Huang J. X., Kaner  R. B. A., General  Chemical  Route to  Polyaniline  Nanofibers, Journal of the American Chemical Society, 126: 851-855 (2004). 

[19] Hummers W. S., Offeman R. E., Preparation of Graphitic Oxide, J Am Chem Soc80(6):1339-1342 (1958).

[20] Hong T. K., Lee D. W., Choi H. J., Shin H. S., Kim B. S., Transperent, Flexible Conducting Hybrid Multi Layer Thin Films of Multiwall Carbon Nanotubes with Graphene Nanosheets. ACS Nano, 4: 3861−3868. (2010).

[21] Moumita K., Anil K., Multifunctional Hybrid Materials Based on Carbon Nanotube Chemically Bonded to Reduced Graphene Oxide, J. Phys. Chem. C, 117: 25865−25875 (2013).

[22] Bauhofer W., Josef Z. K., A Review and Analysis of Electrical Percolation in Carbon Nanotube Polymer Composites, Composites Science and Technology, 69(10), 1486-1498 (2009).

[23] Jiaoqiang Z., Changming S., Tiezheng J., Guanglei W., Kaichang K., Preparation and Microwave Absorbing Characteristics of Multi-Walled Carbon Nanotube/Chiral-Polyaniline Composites, Open Journal of Polymer Chemistry, 4: 62-72 (2014).

[24] Wei Z., Zhiming Z., Meixiang W., Formation Mechanism of Self-Assembled Polyaniline Micro/nanotubes, Langmuir, 18(3): 917-921 (2002).

[25] Wang C., Han X., Xu P., Zhang X., Du Y., Hu S., Wang X., The Electromagnetic Property of Chemically Reduced Graphene Oxide and Its Application as Microwave Absorbing Material, Applied Physics Letters, 98(7): 072906 (2011).