Page 69 - 《精细化工》2021年第9期

第 9 期 刘 佳，等: 对负离子对氧化石墨烯/聚苯胺电磁性能的影响 ·1783·

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化 [25] 。一方面，H 掺杂赋予了聚苯胺丰富的带电缺 单位的反射损耗（RL）来表征吸波体的吸波性能
陷和永久电偶极子，导致稳定的偶极弛豫；另一方 优劣：
面，三明治结构及聚苯胺纳米椎体间存在大量的界 Z  1
RL  20log in （4）
面极化，促使了介电损耗的提升。通过对比发现，3 Z  1
in
种对负离子掺杂产物的 Cole-Cole 曲线尾部都呈长   2πfd 
Z  r tan h j   （5）
r r 

直线型，这表明相对于极化损耗，3 种吸波剂的电 in  r  c 
导损耗能力更强，占主导作用 [26] 。 式中：Z in 为吸波体的归一化阻抗，无量纲；f 为电
2.3 吸波性能分析 磁波频率，Hz；c 为真空光速，m/s；j 为虚数单位；
根据传输线理论 [27-28] ，常采用以分贝（dB）为 d 为吸波体厚度，m。RL 计算结果如图 6a~c 所示。

图 6 H-PG（a）、L-PG（b）和 S-PG（c）不同厚度下的 RL 曲线及 2 mm 下的史密斯圆图（d）
Fig. 6 RL curves of H-PG (a), L-PG (b) and S-PG (c) with various thicknesses and Smith charts at 2 mm (d)

根据式（5）计算得到 3 种掺杂酸制备的氧化石 态更接近于行波，其阻抗匹配性能更佳。H-PG 的最
墨烯/聚苯胺复合物在添加质量分数为 20%时 2.00 mm 低反射损耗（RL min ）为–21.03 dB（位于 11.03 GHz，
厚度下的归一化阻抗，作史密斯圆图如图 6d 所示， 厚度为 3.25 mm），有效吸波频宽最高可至 4.84 GHz
发现 L-PG 的驻波比在 14.20 GHz 处约为 1.10，S-PG （11.40~16.24 GHz，2.75 mm）。S-PG 的最低反射损
的驻波比在 13.45 GHz 处约为 0.78，H-PG 样品的驻 耗为–20.50 dB（15.37 GHz，1.75 mm），有效吸波频
波比则更大。驻波比是传输线上电压最大值与最小 宽最高可达 4.76 GHz（11.12~15.88 GHz，2.00 mm）。
值之比，在微波工程实践中常用来反映传输线上反 L-PG 具有最佳的吸波性能，其最佳反射损耗为–30 dB
射的程度 [29] ，因而，史密斯圆图和驻波比常可用来 （9.93 GHz，2.75 mm），有效吸波频宽（RL < –10 dB
衡量传输线上的阻抗匹配程度 [30] 。传输线上的工作 的频率范围）最高可至 4.85 GHz（12.30~ 17.15 GHz，
状态可归纳为行波状态、驻波状态和混合波状态。 2.00 mm）。如表 2 所示，为达到相同的有效吸波频
行波状态即为无反射的传输状态（驻波比为 1，反 宽，本文的二元氧化石墨烯/聚苯胺所需添加量更
射系数为 0），负载吸收了全部入射功率，传输线上 低，厚度更薄，制备工艺更简便，更符合吸波剂“薄
只存在一个由信号源传向负载的入射波，故称为完 宽轻强”的选用标准。
美阻抗匹配状态 [31] 。因此，L-PG 样品中的传输线状