吸波复合材料的研究进展

于永涛　王彩霞　刘元军　赵晓明

摘要：随着电子科技的高速发展，电子设备在工作与生活中也变得随处可见，电子设备虽然给人们的生活带来许多便利，但是随之而来的电磁辐射问题也日益严重。吸波材料能将电磁能转化为热能、机械能等其他形式的能量，进而可以从根本上解决电磁辐射的问题。经氧化剂和掺杂剂制备的聚吡咯作为一种导电高分子复合材料，其吸波性能也备受关注。文章首先探讨了聚吡咯的反应机理、吸波机理及掺杂机理：其次，探讨了吸波性能的电磁参数（介电常数、复磁导率及反射损耗），聚吡咯/棉吸波材料、聚吡咯/石墨烯吸波材料、聚吡咯/四氧化三铁吸波材料、聚吡咯/碳化硅吸波材料的吸波性能：最后，总结了聚吡咯在今后发展遇到的挑战和机遇。

关键词：聚吡咯;石墨烯;四氧化三铁;碳化硅;吸波材料;复合材料

中图分类号：TB33

文献标志码：A

文章編号：1001-7003（ 2019） 12-0050-09

引用页码：121108

随着信息化时代的迅速发展，各种电子产品也被广泛地应用到人们的工作与生活当中。电子产品在带来便利的同时，也产生了许多电磁辐射，这些辐射会对人体健康和电子设备的正常运行产生极大的影响[1-2]。传统的距离保护法是通过增大人体与电磁辐射源的距离，来减少电磁波对人体的影响，由于电子产品的不断增多，这种方法实际受到空间的限制，不能从根本上解决电磁污染的问题[3]。屏蔽材料和吸波材料都是现阶段解决电磁辐射的有效方法，然而屏蔽材料在反射电磁波时易造成电磁波的二次污染[4]，吸波材料能够将电磁能转化为热能、机械能等其他形式的能量，进而从根本上解决电磁辐射的问题[5]。吸波材料作为防电磁干扰和电磁污染的有效屏障，不仅应用在军事隐身、航空航天等军用领域，在通信、个体防护等民用领域也得到广泛应用[6-8]。因此，如何研发出更加高效的吸波材料成为各国相关行业与专业人员的研究热点。从事吸波材料的研究人员一直以来都遵从着“厚度薄、重量轻、吸收频带宽、吸收能力强”的研究理念[9-10]。吸波材料的损耗机理分为电损耗、介电损耗和磁损耗[11]。经氧化和掺杂的聚吡咯是一种电损耗型吸波材料，在与电场的相互作用下能够通过对电磁波极化能力来吸收电磁波，并且具有稳定性好、易合成、形态多样、环境友好等特点[12]。Raghunathan SreejeshPoikavila等[13]采用原位聚合法制备出再生纤维素/聚吡咯导电复合膜，研究发现再生纤维素基体中的聚吡咯颗粒形成了连续导电网络，从而改善了其电学和介电性能。再生纤维素/聚吡咯导电复合膜的导电性在负载为2%时，电导率为3.2×l05 S/cm，约为再生纤维素电导率的7倍。该导电复合膜不仅可以应用在电容器方面，而且由于其良好的导电率及介电性能，在研究吸波复合材料方面提供了新思路。

本文首先简要概述了聚吡咯的反应机理、吸波机理和掺杂机理，其次探讨了有关吸波性能的电磁参数（介电常数、复磁导率及反射损耗），然后根据掺杂剂和氧化剂的不同探讨了聚吡咯/棉复合材料的吸波性能，根据吸波机理探讨了石墨烯、四氧化三铁、碳化硅依次作为电损耗型、磁损耗型、介电损耗型吸波材料与聚吡咯制备的复合材料所具有的吸波性能，最后总结聚吡咯复合材料所具有的优势，认为聚吡咯复合材料仍然是未来研究吸波材料的主要方向。

1 聚吡咯机理的研究

1.1 聚吡咯反应机理

纯吡咯单体常温下呈无色油状液体，是一种由碳氮元素组成的五元杂环分子。吡咯单体在氧化剂和掺杂剂的作用下，通过氧化耦合的机理发生链式聚合反应生成聚吡咯，即采用原位聚合法制备聚吡咯，其反应机理如下（图1）[14-15]：

1）吡咯在氧化剂的作用下发生电子转移被氧化为吡咯单体阳离子自由基，形成活性中心：

2）吡咯单体阳离子自由基先发生加成性耦合反应生成二吡咯阳离子，再通过歧化反应生成二聚吡咯：

3）二聚吡咯在氧化剂的作用下发生电子转移被氧化为二聚吡咯阳离子自由基，形成新的活性中心：

4）二聚吡咯阳离子自由基先发生加成性耦合反应，再通过歧化反应生成聚四吡咯，按照原位聚合直至生成聚吡咯长链高分子。

1.2聚吡咯吸波机理

吡咯本身就是一个共轭体系，多个吡咯聚合形成的聚吡咯，相当于扩大了共轭体系。如图2所示，因为聚吡咯的∏电子具有离域性，可以在共轭平面内自由移动，所以电磁波在进入聚吡咯材料时，聚吡咯材料在外加电磁场的作用下，∏电子会发生定向移动，形成导电网络[16]。但纯聚吡咯的导电性能并不理想，经氧化和掺杂的聚吡咯属于导电高分子材料，其利用电场的相互作用将电磁能转化为热能等其他形式的能量而消耗电磁波。同时，聚吡咯由于小的分子尺寸及高的空间结构性能，聚吡咯材料可与多个散射点的电磁波相互作用，进而使其具有更好的吸波性能。因此，聚吡咯属于电损耗型吸波材料，其吸波性能与电导率有关，其电导率越大，电阻越小，载流子引起的电流越大（载流子主要是电子或空穴），电磁波在运动中越易转化为热能等其他形式的能量[17-18]。其吸波机理如图3所示。

1.3聚吡咯掺杂机理

聚吡咯是由C=C和C-C交替排列的大链共轭结构，其大分子链间并不存在缺陷，本身导电性很差。因此，可通过掺杂某种物质改变聚吡咯高分子中的自由电子和空穴。根据掺杂物质不同形成的复合物的导电机理不同，分为电荷转移机理和质子酸机理。

1）电荷转移机理：当聚吡咯被绝大部分具有氧化特性的掺杂剂（FeCl3、Br、I2等）掺杂时，掺杂体系中发生氧化反应生成不带电的掺杂离子与聚吡咯高分子的复合物，生成的聚吡咯高分子变成带有氧化掺杂结构的导电高分子[19-20]。

2）质子酸机理：当聚吡咯主链上的碳原子与掺杂剂（对甲苯磺酸、萘磺酸等）的质子结合时，聚吡咯的共轭链上的电子云密度受到掺杂剂上的质子所带正电荷的影响而降低，从而达到提高聚吡咯导电性的目的[21-22]

电荷转移机理与质子酸机理的最大区别是：导电机理为电荷转移机理时，聚吡咯与掺杂剂发生电子转移：而导电机理为质子酸机理时，聚吡咯与掺杂剂未发生电子转移。

2 吸波性能的参数研究

吸波材料应具有良好的介电性能和磁导率才能具有高效的吸波性能，而通过进一步研究发现，频率、材料厚度等因素对吸波材料的吸波性能也有影响。因此，从事吸波材料方面研究的工作人员应遵从“薄、轻、宽、强”的研究理念，从而研发出“厚度薄、重量轻、吸收频带宽、吸收能力强”的吸波材料。

2.1 介电性能和复磁导率

介电常数是同一电容器中，用某一物质为介电体时的电容值与以真空为介电体的电容值的比值，用ε表示，计算公式为：

ε=ε-iε”式中：ε为介电实部，表示在外加电场作用下发生极化的程度，实部越大表明材料对电磁波的极化能力越強：占”为介电虚部，表示材料内部感应电偶极矩产生相对位移所引起的损耗，虚部越大表明材料对电磁波的损耗能力越强[23]。

磁导率用复磁导率表示，计算公式为：

u=u'-ju"式中：u为复磁导率实部，表示吸波材料在磁场作用下产生磁化程度的变量，实部越大表明材料对电磁波的磁化能力越强;u”为复磁导率虚部，表示在外加磁场下材料的磁偶极矩发生重排引起的损耗程度的量度，虚部越大表明材料在外加磁场下由于磁偶极矩发生重排引起的损耗程度越强[24]。

2.2反射损耗

反射损失（RL）是入射波与反射波在吸收材料一空气界面处的能量损失，其单位为dB [25]。

对于单层吸波材料，其反射损耗计算公式为[26]：式中：Zin为吸波器输入阻抗，Ω;ur为复磁导率，H/m;εr为介电常数，F/m;j是虚部;A即波长，m;d是材料的厚度，m。

对于多层吸波材料，其发射损耗计算公式如下[26]：式中：Zinn为第n层的输入阻抗;Zn为第n层的特征阻抗;εn和un分别是第n层的介电常数和磁导率;dn为第n层材料的厚度，yn为传播系数。

可得到反射损耗计算式：式中：Z0为自由空间的阻抗，自由阻抗约等于377Ω[27]。

经研究表明：吸波材料的反射损耗越小越好，当反射损耗分别小于-10、- 20 dB或- 30 dB时，分别意味着会有90%、99%或99. 9%以上的电磁能量被吸波材料吸收[28]。

3聚吡咯复合材料的吸波性能研究

近年来，功能性纺织品越来越受到人们的青睐[29-30]。聚吡咯由于具有高导电性、易合成、环境稳定性等优点，已经被广泛应用在吸附剂[31]、光催化[32-33]、生物降解[34]、光电传感器[35]等方面。进一步研究发现，聚吡咯在氧化剂和掺杂剂的作用下形成导电高分子材料，其高的电导率和介电性能可作为一种潜在的高效吸波材料而受到相关专业与行业人士的广泛关注。

3.1 聚吡咯/棉吸波复合材料

氧化剂和掺杂剂对聚吡咯吸波材料具有很大的影响。刘元军等[36]采用原位聚合法制备聚吡咯涂层棉织物，其中实验原料吡咯摩尔浓度为0.3 mol/L，氧化剂三氯化铁与吡咯的摩尔比为1：2。实验探讨了三氯化铁、盐酸、硝酸、乙酸、对甲苯磺酸五种掺杂剂对聚吡咯涂层棉织物的介电常数的实部、虚部及损耗角正切值的影响，研究表明：在0～ 106 Hz频率，以对甲苯磺酸为掺杂剂时，聚吡咯/棉复合材料的介电常数实部和虚部值最大，并且当对甲苯磺酸摩尔浓度为0.8 mol/L时，其极化能力最强。之后，刘元军等[37]采用原位聚合法制备聚吡咯涂层平纹棉织物，其中实验原料吡咯摩尔浓度为0.3 mol/L，掺杂剂对甲苯磺酸摩尔浓度为0.8 mol/L，氧化剂与吡咯的摩尔比为1：2。实验探讨了过硫酸铵、三氯化铁、二氯化铜、过氧化氢四种氧化剂对聚吡咯涂层平纹棉织物的介电常数的实部、虚部及损耗角正切值的影响。研究表明：在0～ 106 Hz频率，以三氯化铁为氧化剂制备的聚吡咯涂层平纹棉织物的介电性能最好。以上两个研究表明：不同的氧化剂和掺杂剂对聚吡咯/棉复合材料的介电性能影响程度不同，聚吡咯/棉复合材料具有良好的介电性能，这些研究成果为工业开发多用途吸波纺织品奠定了基础。

3.2 聚吡咯/石墨烯吸波复合材料

石墨烯作为碳世界中最薄、最轻的材料，由于其优异的结构，表现出高导电性、高比表面积等特点。用石墨烯与聚吡咯制备的复合材料可作为一种非常有前途的吸波材料。

Yan Jing等[38]将导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩）与铁酸镍涂覆在还原氧化石墨烯片上，成功制备出还原氧化石墨烯/导电聚合物/铁酸镍三元复合材料。通过实验研究表明：还原氧化石墨烯/聚苯胺/铁酸镍三元复合材料，当材料厚度为2.4 mm时，其有效吸收频宽为5.3 GHz，最小反射损耗达到- 49.7 dB：还原氧化石墨烯/聚吡咯/铁酸镍三元复合材料，当材料厚度为1.7 mm时，其有效吸收频宽（反射损耗小于- 10 dB）为5.3 GHz，最小反射损耗达到- 44.8 dB;还原氧化石墨烯/聚噻吩/铁酸镍三元复合材料，当材料厚度为2.0 mm时，其有效吸收频宽为3.7 GHz，最小反射损耗- 45.4 dB。石墨烯是一种六角型呈蜂巢品格的二维碳纳米材料，具有高电子迁移率（2.5×l05 cm2/VS）、高热导率（高于3 000 W/mK）、较大的比表面积，石墨烯与导电聚合物都是潜在的吸波材料，铁酸镍具有磁性，因此该复合材料通过促进电磁散射和多次反射提高其吸波性能[39-40]。通过探讨三种导电聚合物吸波复合材料的吸波性能，研究表明还原氧化石墨烯/聚吡咯/铁酸镍复合材料更符合吸波材料“薄、轻、宽、强”的研究理念。

Wang Ying等[41]制备出聚吡咯纳米球/还原氧化石墨烯复合材料，在聚吡咯纳米球与还原氧化石墨烯质量比为3：5，温度为423 K，频率为6.4 GHz时，聚吡咯纳米球/还原氧化石墨烯复合材料有效吸波频宽为14.7 GHz（3.3～18.0 GHz），最小反射损耗为- 60.6 dB。然而，石墨烯价格较贵，为了满足工业生产低成本的要求，通常会在聚吡咯一还原氧化石墨烯中加入部分磁性材料。

Wang Yan等[42]采用多步合成法和原位聚合法制备铁钴合金/还原氧化石墨烯/聚吡咯三元吸波复合材料，研究发现当材料厚度为2.5 mm，有效吸波频宽为5.7 GHz（3.1—6 GHz和12.8～15.6 GHz），频率为4.5 GHz时，材料达到最小反射损耗为- 40.7 dB。铁钴合金是一种软磁性材料，具有较高的矫顽力和饱和磁化强度，铁钴合金和还原氧化石墨烯、聚吡咯制备的复合材料，阻抗匹配良好，磁损耗和电损耗共同作用，促使了该复合材料具有良好的吸波性能[43]。

Han Sujuan等[44]采用室温机械搅拌法制备聚吡咯/镍/还原氧化石墨烯三元复合材料，研究表明当聚吡咯为0. 03 g，频率为4.16 GHz时，材料的反射损耗达到- 29. 52 dB;当聚吡咯为0.05 g，频率为5. 76 GHz时，材料的反射损耗達到- 47. 32 dB：当聚吡咯为0.1 g，材料厚度为1.5 mm，有效吸波频宽为4. 32 GHz（ 13. 68～8 GHz），频率为15. 92 GHz时，材料的反射损耗达到- 18. 21 dB：通过改变聚吡咯的含量，改善了复合材料的阻抗匹配，同时也提高了电磁波的衰减能力，使聚吡咯/镍/氧化石墨烯三元复合材料能够适应更加恶劣的环境。实验结果还表明具有良好磁性的金属镍粉，与具有残余缺陷结构的还原氧化石墨烯及具有空心管状结构的聚吡咯制备的复合材料，其中电损耗和磁损耗具有协同作用，该吸波复合材料产生的界面极化、多重反射等共同促使聚吡咯/镍/还原氧化石墨烯三元复合材料具有良好的吸波性能。

Zhang Chunmei等[45]采用水热还原法制备还原氧化石墨烯/聚吡咯纳米管/四氧化三铁气凝胶三维轻质复合材料，研究发现当材料密度为38.3 mg/cmi，厚度为3 mm时，还原氧化石墨烯/聚吡咯纳米管/四氧化三铁复合材料的有效吸波频宽达到6.1 GHz（9.8～15.9 GHz），频率为11.8 GHz时，最小反射损耗达到- 49.2 dB。还原氧化石墨烯/聚吡咯纳米管/四氧化三铁气凝胶中的多重反射、极化和弛豫过程决定了该复合材料具有高效的吸波性能，而四氧化三铁作为典型磁性材料也受到更多的关注。

3.3聚吡咯/四氧化三铁吸波复合材料

聚吡咯电损耗和磁损耗之间存在着不平衡的问题，影响着其电磁性能。四氧化三铁作为磁损耗材料，与聚吡咯为原料制备的复合材料具有屏蔽性能和吸波性能[46-47]。近年来，用导电聚合物和磁性纳米颗粒制备的复合材料具有高效的吸波性能，与此相关的研究为今后研发高效的吸波材料开辟了新道路[48]。

Sun Xiaodong等[49]以三氯化铁为氧化剂制备的四氧化三铁/二氧化硅/聚吡咯气凝胶吸波复合材料，聚吡咯在负载为30%，吸波材料厚度为3.7 mm，频率为10. 41 GHz时，该吸波复合材料的反射损耗达到- 56. 90 dB，吸波材料厚度为3 mm，其有效吸波频宽达到6. 38 GHz，四氧化三铁、二氧化硅、聚吡咯分别属于磁损耗、介电损耗、电损耗型吸波材料，经研究发现用四氧化三铁、二氧化硅、聚吡咯制备的气凝胶吸波复合材料具有良好的阻抗匹配。该复合材料不仅作为吸波材料应用于军事，工商业等领域，而且可作为电活性材料应用于民用等领域。

Yang Rueybin等[50]先采用水热合成法制备了四氧化三铁纳米粒子，然后成功制备出四氧化三铁/聚吡咯/碳纳米管复合材料，研究表明当聚吡咯负载为20%，材料厚度为3 mm时，复合材料的有效吸波频宽为8～ 12.5 GHz，频率在10 GHz时，反射损耗到达-25 dB，聚吡咯和碳纳米管作为电损耗型材料，加入磁性纳米粒子四氧化三铁，调节了其介电常数和特征阻抗，从而改善了其吸波性能。

Li Bingzhen等[51]采用原位聚合法制备四氧化三铁/聚吡咯/聚苯胺纳米复合材料，当材料厚度为2.6 mm时，频率为10.1 GHz，其有效吸波频宽为10.7 GHz（6.7～17.4 GHz），最小反射损耗达到- 40.2 dB。虽然聚吡咯、聚苯胺作为导电高分子因具有良好的电学性能可作为潜在吸波材料，但是，良好的吸波材料应使电学性能和磁学性能之间达到平衡。四氧化三铁作为磁性材料因其成本低，磁性能好，与聚吡咯、聚苯胺制备的复合材料具有良好的电导率和复磁导率，满足良好的阻抗匹配。四氧化三铁/聚吡咯/聚苯胺纳米复合材料可以继续优化工艺参数，使其具有更好的吸波性能[52]。

Li Yunan等[53]采用静电纺丝法与原位聚合法制备聚偏氟乙烯/四氧化三铁/聚吡咯0.075纤维薄膜。在厚度为2.5 mm时，频率为16.8 GHz时，反射损耗达到- 21.5 dB，其有效的吸波频宽为10.6～16.5 GHz。聚偏氟乙烯、四氧化三铁、聚吡咯材料引起的介电损耗和磁损耗具有协同作用，使该纤维薄膜具有较宽的吸波频段，而且该材料具有超疏水性，为吸波材料在恶劣环境下的实际应用开辟了新的道路。

Guo Jiang等[54]制备出环氧树脂/四氧化三铁一聚吡咯纳米复合材料，四氧化三铁一聚吡咯在负载为30%，材料厚度为1.7 mm时，其有效吸波频宽为4 GHz，最小反射损耗为- 35.7 dB，研究表明材料之间的涡流损耗和各向异性是提高吸波性能的关键因素，而且该材料具有良好的力学性能和阻燃性能可增大其使用领域。

3.4 聚吡咯/碳化硅吸波复合材料

碳化硅化学性能稳定、导热系数高，然而由于其较低的电导率，碳化硅的吸波性能并不理想。经研究发现以碳化硅与聚吡咯为原料制备的碳化硅/聚吡咯吸波材料具有优良的吸波性能。

Zhang Kun等[55]制备的聚吡咯/碳化硅纳米线复合材料，当聚吡咯负载为10%，材料厚度为2.5 mm时，其有效吸波频宽为6. 52 GHz，碳化硅纳米线作为一种潜在的吸波材料，单纯的碳化硅纳米线因具有低的电导率，吸波性能不佳，聚吡咯作为一种导电高分子材料与其制备而成的复合材料可以满足良好的阻抗匹配，增大其有效吸波频宽。因此，碳化硅/聚吡咯作为潜在的吸波材料受到更多的关注[56]。

Wu Fan等[57]制备的碳化硅纳米线/聚吡咯复合材料，当聚吡咯负载为5%时，其复合材料厚度在3.2 mm时，频率在8～12 GHz，反射损耗均小于- 10 dB;材料厚度为2.3 mm时，频率在12～ 18 GHz，反射损耗均小于- 10 dB;材料厚度为2.4 mm时，其有效吸波频带宽达到6. 88 GHz;材料厚度为2 mm时，其最小反射损耗达到- 58.6 dB。碳化硅纳米线含有大量的堆积缺陷，在这些缺陷上吸附聚吡咯，逐步建立基于碳化硅纳米线、聚吡咯的良好网络，使其增加介电性能，从而改善其吸波性能，因此该复合材料是一种有效的电磁辐射防护材料。

Yan Liwen等[58]采用原位聚合制备碳化硅纳米线一碳纤维/聚吡咯纳米复合材料，当聚吡咯负载分别为15%、30%、45%，材料厚度分别为5、2、4.5 mm时，频率分别为4.2、14.2、11.1 GHz时，最小反射损耗达到- 39. 22、- 50.9、- 32. 08 dB。其中，聚吡咯负载为30%，复合材料的有效吸波频宽为6.2 GHz（10.4～16.6 GHz）。碳纤维和聚吡咯具有高电导率，碳化硅纳米线一碳纤维/聚吡咯纳米复合材料之间的异质结使及界面弛豫使其具有良好的吸波性能，

Cheng Yehong等[59]把制备的碳化硅纳米线/石墨烯气凝胶浸泡在吡咯溶液中，采用原位聚合法制备碳化硅纳米线/石墨烯/聚吡咯复合材料。实验研究表明当聚吡咯负载为43%，复合材料厚度为1. 83 mm时，碳化硅纳米线/石墨烯/聚吡咯复合材料有效吸波频宽为12.1～18.0 GHz;当聚吡咯负载为66%，复合材料厚度为2.32 mm时，碳化硅纳米线/石墨烯/聚吡咯复合材料的有效吸波频宽为8.2～14.6 GHz。对于碳化硅纳米线/石墨烯/聚吡咯复合材料来说，界面极化、弛豫损耗、电子跃迁等因素是决定其吸波性能的关键因素。该复合材料由于其可调性，可满足多的吸波频宽，为工业化生产提供了新的道路。

Dong Shun等[60]首先制备碳化硅晶须/生物碳，然后把碳化硅晶须/生物碳放入吡咯溶液中，采用原位聚合法制备出碳化硅晶须/生物碳/聚吡咯复合材料，实验探讨了碳化硅晶须/生物碳和碳化硅晶须/生物碳的吸波性能。研究表明：碳化硅晶须/生物碳复合材料在厚度为2. 28～2.49 mm，频率为13.2 GHz时，最小反射损耗达到- 24.6 dB，其有效吸波频宽为6.8 GHz：碳化硅晶须/生物碳/聚吡咯复合材料在频率为11.4 GHz时，最小反射损耗达到- 52.4 dB，其有效吸波频宽为8.1 GHz。碳化硅品须、生物碳、聚吡咯材料之间良好的阻抗匹配及界面极化、弛豫损耗和电子偶极子极化等使该材料具有更好的吸波性能。

3.5 其他聚吡咯复合材料吸波性能

近年来对聚吡咯复合材料的吸波性能进行了大量的研究，Liu Ying等[61]研究和探讨了活性炭/BaSm，Fe12-xO19。/聚吡咯复合材料的电磁性能，研究表明活性炭、鐵氧体、聚吡咯等组分对吸波材料具有协同作用。Xie Mingda等[62]采用原位聚合法制备的多孔羰基铁/二氧化硅/聚吡咯复合材料，当材料厚度为3.5 mm，频率在9.44 GHz及17. 56 GHz时，最小反射损耗可达到- 23 dB，有效吸波频宽为8.12 GHz，该复合材料由于具有有效阻抗匹配和多重界面极化，使其具有较宽频带的微波吸收。Velhal Ninad等[63]采用原位聚合法制备的聚吡咯/Ba0.6Sr0.4Fe12O19。复合材料，研究表明该复合材料频率在8～18 GHz时，同时具有良好的电磁屏蔽性能和吸波性能。

4结语

聚吡咯作为高分子导电聚合物，由于其高导电性、易合成、形态多样等优点，不仅在吸波材料方面受到关注，而且还被广泛应用于吸附剂、光催化、生物降解、光电传感器等方面。然而，聚吡咯的高共轭性结构使其成为一种脆性材料，力学性能受到限制，需要进一步改进，而把聚吡咯与其他材料复合或涂在织物上是一种潜在的解决方案。与此同时，多元复合材料的厚度也是一个问题，高效的吸波材料应符合“薄、轻、宽、强”的研究理念。聚吡咯作为一种潜在的高效吸波材料，需要受到更多的关注。希望在不久的未来研发出更加高效的聚吡咯吸波复合材料，聚吡咯这种材料能够被更加广泛地应用到实际工业生产当中。

参考文献：

[1] DONG S，ZHANC X H，ZHANG W Z，et al.Amultiscalehierarchical architecture of a SiC whiskers-graphite nanosheets/polypyrrole ternary composite for enhanced electromagnetic，wave absorption[J]. Journal of Materials Chemistry C，2018.6：10804-10814.

[2]李亚萍，汗秀琛，潘振，等.导电海绵在电磁屏蔽服装中的应用研究[J].现代纺织技术，2018，26 （1）：39-44. LI Yaping， WANG Xiuchen， PAN Zhen， et al.Research onapplieations of conductive sponge in electromagnetie shieldingclothing [J] . Advanced Textile Technology， 2018 ， 26 （ 1 ） ：39-44.

[3] QUAN L， QIN F X， ESTEVE D， et al. Magnetir. graphenefor microwave absorbing application： towards the lightestgraphene-based absorber [J] Carhon， 2017， 125： 630-639.

[4] LV X J， DUAN Y P， CHEN C Q. Electroruagnetic， waveahsorption properties of cement-based composites filled withgraphene nano-platelets and hollow glass microspheres [ J ] .Construction and Building Materials， 2018， 162： 280-285.

[5 ] KATIYAR M， PRASAD M， AGARWAL K， et al. Developmentof low density， heat resistant and broadband mierowaveabsorbing materials （ MAMs） for stealth applications [J]Silicon， 2018 ， 10 （5 ） ： 1831-1839.

[6]LI H M， LIU L， LI H B， et al. Assembling carbon fiher-graphene-carbon fiber hetero-structures int0 1D-2D-IDjunction fillers and pattemed structures for improvedmicrowave absorption [J]. Joumal of Physics D-appliedPhysics， 2017 ， 50 （ 13 ） ： 135303.

[7] YU M M， CHEN S H， ZHOU Z， et al. Novel flexiblebroadband microwave absorptive fabrics coated with graphitenanosheets/polyurethane nanocomposites [J]. Progress inNatural Science： Materials International， 2012， 22 （4） ：288-294.

[8]LI J S， LU W B， SUHR J， et al. Superb electromagneticwave-absorhing composites based on large-scale graphene andcarbon nanotube films [J]. Scientific. Reports， 2017， 7：2349.

[9] WEI W， LIU X G， LU W L， et al. Light-weight gadoliniumhydroxide @ polypyrrole rare-earth nanocomposites withtunable and broadband electromagnetic wave absorption [ J] .ACS Applied Materials & Interfaces， 2019 ， 11 （ 13） ： 12752-12760.

[10]LIANC X H， LIU W， CHENG Y， et al. Review： recentprocess in the design of carbon-based nanostructures withoptimized electromagnetic properties [J]. Joumal of Alloysand Compounds， 2018， 749： 887-899.

[11] 11 J， BI S， MEI B， et al. Effects of three-dimensionalreduced graphene oxide coupled with niekel nanoparticleson the microwave absorption of carbon fiber basedcomposites [J] Joumal of Alloys and Compounds， 2017，717 ： 205-213.

[12]CETINER S. Dielectrie and morphological studies ofnanostructured polypyrrole-coated cotton fabrics [J]Textile Research Journal， 2014， 84（ 14） ： 1463-1475.

[13] RAGHUNATHAN S P， NARAYANAN S， POULOSE A C，et al. Flexible regenerated cellulose/polypyrrole compositefilms with enhanced dielectrie， properties [J]. CarbohydratePolymers， 2017， 157： 1024-1032.

[14] LIU Y J，LIU Y C， ZHAO X M. The influenc，e of pyrroleconcentration on the dielectric properties of polypyrrolecomposite material[J]. Journal of the Textile Institute，2017， 108：（7）：1246-1249.

[15] LIU Y J，ZHAO X M. XIAO T.Preparation of polypyrrolecoated cotton conductive fabrics[J].Journal of the TextileInstitute， 2017， 108（5）：829-834.

[16]周亦康.聚苯胺、聚吡咯及其复合物的红外辐射及微波性能研究[D].北京：北京交通大学，2017：5-6.

ZHOU Yikang. Investigation on Infrared Radiation andMicrowave Properties of Polyaniline， Polypyrrole and TheirComposites [D]. Beijing： Beijing Jiaotong University，2017：5-6.

[17]刘攀博.石墨烯一导电聚合物一磁性纳米粒子复合材料的制备及微波吸收性能的研究[D].西安：西北工业大学.2015：8 -10.

LIU Panho. Preparation and Microwave AbsorptionProperties of Graphene-Conducting Polymers-Magnetic，Nanoparticles Composites [D]. Xi' an： NorthwesternPolytechnical University， 2015：8-10.

[18]刘元军，赵晓明.吡咯浓度对聚吡咯涂层棉复合材料吸波性能的影响[J].材料科学与工艺， 2016， 24（6）：51-55.

LIU Yuanjun， ZHAO Xiaoming. The influenc，e of concentrationof pyrrole on the wave absorption perfonuance of thepolypyrrole coated eotton composites[J]. Materials Scienceand Technology， 2016， 24（6）：51-55.

[19] HU S C， ZHOU Y， ZHANG L L，et al.Effects of indigocarrmne conc，entration on the morphology and ruicrowaveabsorbing hehavior of PPy prepared by teruplate synthesis[J].

Joumal of Materials Science， 2018， 53 （4）： 3016-3026.

[20]GAO M， LU L Y， XU X G，et al.Electropolymerizationand multifunc，tional properties of novel polypyrrole filmsembedded with Co nanoparticles[J]. Electrochimica Acta，2017. 228：522-527.

[21]VARSHNEY S，DHAWAN S K.Improved electromagnetie，shielding performance of lightweight compression moldedpolypyrrole/femte composite sheets[J]. Journal ofElectronie， Materials， 2017， 46（3）：1811-1820.

[22] HAKANSSON E， KAYNAK A， KOUZANI A. Change indieleetric properties in the microwave frequency region ofpolypyrrole-coated textiles during aging[J]. Materials，2016，9（7）：609-621.

[23]LIU Y J，ZHAO X M. The influence of dopant type anddosage on the dielectrie， properties of polyaniline/nyloncomposites[J].Journal of the Textile Institute， 2017， 108（9）：1628-1633.

[24]李文越，趙晓明.聚吡咯吸波材料的研究进展[J].纺织科学与工程学报，2019，36 （1）：163-170.

LI Wenyue， ZHAO Xiaoming. Research progress ofpolypyrrole absorbing materials[J].

Joumal of TextileScience and Engineering， 2019， 36（1）： 163-170.

[25] LIU X G，RAN S L，YU J Y， et al.Multiscale assembly ofFe2B porous mierospheres for large magnetic losses in thegigahertz range [J]. Journal of Alloys and Compounds，2018，765：943-950.

[26]XU Y G，YUAN L M， LIANG Z C，et al. A widefreaueney absorbing material added CIPs using the fusedeposition modeling [J]. Journal of Alloys andCompounds， 2017， 704： 593-598.

[27]ZHANG Y F，LIU J，ZHANG Y H， et al.Facile synthesisof hierarchical nanocomposites of aligned polyanilinenanorods on reduced graphene oxide nanosheets forrmcrowave absorbing Materials[J].RSC Advances， 2017，7（ 85）：54031-54038.

[28] XIEA M， WU F，JIANCWC，et al.Clural induc.ed synthesis0f helieal polypyrrole（ PPy） nano-structures：a lightweight andhigh-performance material against electromagnetic， pollution[J]. Joumal of Materials Chemistry C，2017，5（8）：2175-2181.

[29]王詩潭，王云仪.防护服活动性及其对职业骨肌损伤影响的研究进展[J].丝绸，2018，55（8）：52-59.

WANG Shitan， WANG Yunyi. Research progress onprotective clothing ruobility and its impact on musculoskeletalinjury[J].Joumal of Silk， 2018， 55（8）：52-59.

[30]颜梦佳，唐洁芳，丁笑君，等.织物结构参数对芳纶织物阻燃性能的影响[J].现代纺织技术，2019，27（1）：27 -31.

YAN Mengjia， TANG Jiefang， DING Xiaojun， et al.Effectof fabrie structure parameters on flame retardancy of aramidfabric[J].Advanced Textile Technology， 2019， 27（1）：27 -31.

[31] LIC L，CHEN N， ZHAO Y A， et al.Polypyrrole-graftedpeanut shell biological carbon as a potential sorbent forfluoride removal： sorption capahility and mechanism[ J].Chemosphere， 2016， 163： 81-89.

[32] SHAN Y R， ZHAO J，LI W J，et al.Dual effect ofpolypyrrole doping on cadmium sulfide for enhancedphotocatalytic， activity and robust photostability[J].Joumal of Materials Science， 2018， 53（3）：2065-2076.

[33] VELLAICHAMY B，PERIAKARUPPAN P，ARUMUCAMR.et al. A novel photocatalytically active mesoporousmetal-free PPy grafted MWCNT nanocoruposite [J]. Joumalof Colloid and Interface Science， 2018， 514： 376-385.

[34] AHMAD N， SULTANA S，AZAM A， et al.Novel bio-nanocomposite materials for enhanced biodegradahility andphotocatalytic activity[J]. New Journal of Chemistry，2017， 41（18）：10198-10207.

[35] ASHERY A， SALEM M A， FARAG A A M. Optical andelectrical performance of ploypyrrol thin films and its hybridjunction applic，ations [J]. Optik， 2018， 172： 302-31.

[36] LIU Y J，LIU Y C，ZHAO X M. The influence of dopant onthe dielectric， properties of flexible polypyrrole composites[J]. Joumal of the Textile. Institute， 2017， 108： （7）：1280-1284.

[37] LIU Y J，LIU B C， ZHAO X M. The influence of the typeand concentration of oxidants on the dielectric， constant ofthe polypyrrole-coated plain woven cotton fabric [J].Journal of the Textile Institute， 2018， 109 （9）： 1127-1132.

[38]YAN J，HUANG Y， CHENG X F，et al.Conductingpolymers-NiFe204 coated on reduced graphene oxide sheetsas electromagnetic，（ EM） wave absorption materials[J].Synthetic， Metals， 2016， 221： 291-298.

[39] LAI Y R， WANG S Y， QIAN D L，et al. Tunableelectromagnetic， wave absorption properties of nickelmicrospheres decorated reduced graphene oxide[J].Ceramic，s Intemational， 2017， 43（ 15）： 12904-12914.

[40]朱佳，杜敏芝，馬丽芸.石墨烯复合织物的制备、功能及应用[J].纺织导报，2018（9）：79-83.

ZHU Jia， DU Minzhi， MA Liyun. Preparation， function andapplication of graphene composite fabries [J]. ChinaTextile Leader， 2018（9）： 79-83.

[41] WANG Y， DU Y C，WU B，et al.Fabrication of PPynanosphere/rGO composites via a facile self-assemhlystrategy for durable microwave absorption[J].Polymers，2018.10（9）：998.

[42]WANG Y， WU X M， ZHANG W Z，et al.Synthesis offerromagnetic sandwic，h FeCo@ graphene@PPy andenhanced electromagnetic wave absorption properties[ J].Joumal of Magnetism and Magnetie Materials， 2017， 433：358-365.

[43]LIS P，HUANG Y， ZHANG N， et al. Synthesis ofpolypyrrole decorated FeCo@ Si02 as a high-performanceelectromagnetic absorption material[J]. Journal of Alloysand Compounds， 2019， 774： 532-539.

[44] HAN S J，WANC S Y， LI W H， et al.Synthesis of PPy/Ni/RGO and enhancement on its electromagnetic， waveabsorptionperformance [J]. Ceramies Intemational， 2018，44（9）：10352-10361.

[45]ZHANG C M， CHEN Y J，LI H， et al.Facile fabrieation ofthree-dimensional lightweight RCO/PPy nanotuhe/Fe304aerogel with excellent electromagnetie wave absorptionproperties[J]. ACS Omega， 2018， 3（5）： 5735-5743.

[46]于志财，何华玲，王朝生，等.Fe3 04与聚吡咯对棉织物的防电磁辐射整理及屏蔽效能研究[J].丝绸，2018，55（2）：19-24.

YU Zhicai， HE Hualing， WANG Chaosheng， et al. Studyon effect of ferrofeme， oxide and polypyrrole on anti-electromagnetic， radiation finishing and electromagnetie，shie，lding property of cotton fabric， [J].

Joumal of Silk，2018， 55（2） ： 19-24.

[47]UNVER I S， DURMUS Z. Magnetic and mierowaveabsorption properties of magnetite （ Fe304 ） @ conductingpolymer （ PANI， PPY， PT） composites [J].

IEEETransactions on Magnetics， 2017 ， 53 （ 10） ： 2001708.

[48 ] LI C P， JI S N， JIANG X H， et al. Mierowave absorptionby watenuelon-like mmrospheres composecl of gamma-Fe203 ， mieroporous siliea and polypyrrole [J]. Journal ofMaterials Science， 2018 ， 53 （ 13） ： 9635-9649.

[49]SUN X D， LV X L， LI X P， et al. Fe304 @ Si02nanoparticles wrapped with polypyrrole （ PPy） aerogel： Ahighly performance material as excellent electroruagnetic，absorber [J]. Materials Letters ， 2018， 221： 93-96.

[50] YANG R B， REDDY P M， CHANG C J， et al. Synthesisand characterization of Fe304/polypyrrole/carbon nanotubecoruposites with tunable microwave absorption properties：role of carbon nanotube and polypyrrole content [J]Chemical Engineering Journal， 2016， 285 ： 497-507.

[51] LI B Z， WENG X D， WU G J， et al. Synthesis of Fe304/polypyrrole/polyaniline nanocomposites by in-situ methodand their electromagnetic absorbing properties [ J]

Journalof Saudi Chemieal Soeiety ， 2017 ， 21 （ 4 ） ： 466-472.

[52lHOU J Q， ZHANG L， QIU H， et al. Fabrieation andmierowave absorption performances of hollowstructureFe304/PANI microspheres [ J]. Journal of MaterialsScience-materials in Electronies， 28 （ 13 ） ： 9279-9288.

[53]LI Y N， ZHAO Y， LU X Y， et al. Self-healingsuperhydrophobie polyvinylidene fluoride/Fe3 04@ polypyrrolefiber with core-sheath structures for superior mierowaveabsorption [ J] . Nano Research， 2016 ， 9 （ 7） ： 2034-2045.

[54]GUO J， SONG H X， LIU H， et al. Polypyrrole-interface-functionalized nano-magnetite epoxy nanocomposites aselectromagnetic， wave ahsorbers with enhanr，ed flameretardaney [J] Joumal of Materials Chemistry C， 2017， 5（ 22） ： 5334-5344.

[55]ZHANG K， SUN M X， JIANG W C， et al. A core-shellpolypyrrole @ silic，on carbide nanowire （ PPy @ SiC ）nanocomposite for the hroadband elimination ofelectromagnetie. pollution [J] RSC Advance， 2016， 6（49） ： 43056-43059.

[56] KUANG J L， QIN Q， XIAO T， et al. Tunable dielectric.permittivity and mierowave absorption properties of Pt-decorated SiC nanowires prepared by magnetie， sputtering[J]. Materials Letters， 2019， 245： 90-93.

[57] WU F， SUN M X， CHEN C C， et al. Controllable coatingof polypyrrole on silicon carbide nanowires as a core-shellnanostruc，ture： a facile method to enhance attenuationcharacteristies against electromagnetic radiation [J]. ACSSustainable Cheruistry & Engineering， 2019， 7 （2） ： 2100-2106.

[58] YAN L W， HONG C Q， SUN B Q， et al. In situ growth ofcore-sheath heterostruetural SiC nanowire arrays on carbonfihers and enhanc，ed electromagnetic wave absorptionperformance [J]. ACS Applied Materials & Interfaces，2017 ， 9 （ 7） ： 6320-6331.

[59]CHENG Y H， HU P， ZHOU S B， et al. Achievingtunability of effective electroruagnetic， wave absorptionbetween the whole X-band and Ku-band via adjusting PPyloading in SiC nanowires/graphene hybrid foam [J].Carbon， 2018 ， 132 ： 430-443.

[60] DONG S， ZHANC X H， HU P T， et al. Biomass-derivedcarbon and polypyrrole addition on SiC whiskers forenhancement of electromagnetic wave absorption [J]Chemieal Engineering Journal， 2019 ， 359 ： 882-893.

[61] LIU Y， DREW M G B， LIU Y. Characterization mierowaveabsorption from active carbon/BaSmxFe12_x; Oig/polypyrrolecomposites analyzed with a more rigorous method [J].Joumal of Materials Seience-materials in Electronics， 2019 ，30（2） ： 1936-1956.

[62] XIE M D， TIAN X X， QU S B， et al. Synthesis andelectromagnetie， properties of porous carhonyl iron/Si02/polypyrrole core-shell struc，ture composites [J] ChineseJoumal of Inorganie， Chemistry， 2018 ， 34 （7） ： 1261-1270.

[63]VELHAL N， PATIL N D， KULKARNI G， et al.Electromagnetie， shielding， magnetie， and mic，rowave ahsorhingproperties of Polypyrrole/Ba0.6 Sr0.4 Fe12 019 compositesynthesized via in-situ polymerization teehnique [J] . Journalof Alloys and Compounds， 2019， 777： 627-637.

收稿日期：2019-03 -23;修回日期：2019-11-02

基金項目：天津市高等学校基本科研业务资助项目（ TJP U2K20170105）;天津市教委科研计划项目（2017KJ070）;天津市科委科技特派员项目（ 18JCTPJC62500）：天津市自然科学基金面上项目（18JCYBJC86600）：天津市自然科学基金重点项目（ 18JCZDJC99900）;中国博士后科学基金资助项目（2019TQ0181）;国家级大学生创新创业训练计划项目（201810058023）

作者简介：于永涛（ 1993—），男，硕士研究生，研究方向为吸波材料的制备。

通信作者：刘元军，讲师，liuyuanjunsd@163.com。