聚苯胺电磁损耗复合材料的研究进展

邱 瑶，冯 维，许健哲，张振宇，张 扬

(北京工商大学材料与机械工程学院，北京 100048)

0 前言

近年来，随着现代电子工业和科学技术的迅猛发展，电磁污染已严重影响电子设备的正常运行并危害人类的健康，使用电磁损耗功能材料是缓解或解决上述问题的有效方法之一。传统的金属类电磁屏蔽材料，由于密度大、易腐蚀、价格昂贵、难以调节屏蔽效能等缺点限制其在一些特定场合的应用。作为一种典型的本征型导电高分子，掺杂PANI具有原料便宜、合成便捷、良好的化学稳定性和电磁波损耗性能等优点，使其成为电磁损耗领域研究的热点之一。

1987年MacDiarmid[1]提出本征态PANI分子结构式，如图1所示。本征态PANI分子结构由苯式(氧化单元) - 醌式(还原单元)结构共同组成，其中y值代表PANI的氧化程度，根据其氧化程度不同，本征态PANI呈现3种典型的结构：全还原态(y=0)、中间氧化态(y=0.5)和全氧化态(y=1)。其中，全还原态和全氧化态均为绝缘体，当两者的摩尔比为1时，即苯环与醌环的摩尔比是3∶1，PANI的导电性最大。所以，可以通过酸掺杂的方式改变氧化部分和还原部分的比值来调控PANI分子的导电性，进而改变其电磁性能。

图1 PANI的分子结构Fig.1 Molecular structure of polyaniline

同时，为充分发挥掺杂PANI在电磁损耗领域的优势，可将掺杂PANI与其他材料复合，结合各组分的不同功能，及结构上的优势，有望获得性能优异的电磁损耗复合材料。依据电磁损耗的机理不同，可将其大体分为电磁屏蔽型材料和微波吸收型材料。本文主要综述了基于PANI电磁损耗复合材料的研究进展，重点阐述了材料的制备工艺、微观结构、功能组分和电磁特性间的关联，并展望了该类材料的发展趋势。

1 掺杂PANI电磁损耗复合材料分类

以不同的制备方法作为分类标准，将基于PANI的电磁损耗材料大体上分为两类：第一类使用掺杂PANI均聚物与其他材料共混，制备复合材料；第二类使用原位聚合的方式在其他材料表面原位修饰掺杂聚苯胺，制备复合材料。其中，在原位聚合过程中，如果使用碳纳米管、植物纤维等材料为基体，可获得具有电磁屏蔽/吸波功能的填料，可以将其填充至树脂中，赋予树脂电磁功能。如选用块状材料，如泡沫等作为基体，可直接获得电磁损耗功能材料。

1.1 直接共混法制备复合材料

PANI均聚物的结构对其电磁屏蔽性能有重要影响。Qiu等[2]采用一种无模板合成方法制备了具有可控纳米结构的PANI均聚物。研究发现，纳米海参型PANI独特的精细结构可以引起复杂的内表面反射，显著提高材料的多重反射效应，有利于提高电磁屏蔽效能。作为一种极具代表性的纳米结构，PANI纳米纤维因其长径比和表面积大而广受关注。Joseph等[3]采用自组装技术制备尺寸均匀的PANI纳米纤维。实验表明，在8.2～18 GHz频段，该材料呈现出稳定的电磁屏蔽效能，在厚度为1 mm时，屏蔽效能约为71～77 dB。此外，掺杂酸的类型对PANI均聚物的形貌和掺杂状态也起着至关重要的作用，进而影响材料的电导率和电磁屏蔽效能。Saini等[4]以十二烷基苯磺酸(dodecylbenzenesulfonic acid，DB)、樟脑磺酸(camphorsulfonic acid，CS)、木素磺酸(ligninsulfonic acid，LS)和腰果酚偶氮苯磺酸(cardanolazobenzenesulfonic acid，CD)为掺杂酸，使苯胺乳液聚合,分别制备了PDB(PANI/DB)、PCS(PANI/CS)、PLS(PANI/LS)和PCD(PANI/CD)。由于不同掺杂酸可以与苯胺单体组装成球形、圆柱形或双层胶束，在氧化聚合过程中分别形成球状、管状或棒状聚合物。PDB呈现纳米管、棒状结构以及少量六边形管状结构；PLS为棒状颗粒的形成以及少量的球状和细长结构；PCS为高度团聚煤型结构；而PCD为球状形貌。其中，PDB的电导率最高(2.11 S/cm)，而PCD的电导率最低(0.73 S/cm)。造成上述差异是由于一维粒子(棒状、管状或长条形)可以促进电荷在颗粒间的长距离传输，从而提高迁移率和导电性。PDC、PLS、PCS和PDB的屏蔽效能值分别为23.6、38.3、44.2、55.0 dB，与电导率的变化趋势相符。

但掺杂PANI均聚物由于分子呈刚性结构，存在韧性较差、溶解性不佳、加工困难等不足，限制其广泛应用。将掺杂PANI与树脂使用一定方法共混，制备复合材料，有望弥补掺杂PANI的上述不足，还可以赋予树脂电磁屏蔽功能。Ajekwene等[5]将纳米PANI与聚乙烯 - 甲基丙烯酸钠[poly(ethylene-co-methacrylic acid) neutralized using sodium salt, EMAANa]离子溶液混合，用溶液流延法制备二元共混复合膜。研究结果表明,随着复合膜中PANI含量从0.1 g增加到1.0 g，由于材料内部形成更为完善的导电网络，复合膜的电导率从6.73×10-4S/cm增加到5.45×10-3S/cm；当PANI含量从1.0 g继续增加为2.0 g时，复合膜的屏蔽效能从18.7 dB增加为29.1 dB。

Saboor等[6]以苯乙烯 - 丙烯腈(styrene acrylonitrile, SAN)共聚物为树脂基体，采用溶液法将PANI以不同浓度分散到SAN基体中，研究SAN/PANI共混物的电磁干扰屏蔽性能。在材料厚度为150 μm、频率为1 kHz，SAN中混合40(质量分数，下同) PANI时，复介电常数实部(ε′)增加到8.9×105，增加约5个数量级，反射损耗高达164 dB。随着频率升高，ε′值逐渐降低。这是由于界面上偶极子或空间电荷的积累导致绝缘体 - 导体界面极化，空间电荷在低频区对外加电场有足够的响应时间引起的。

Harish等[7]先用溶液燃烧法合成珊瑚状钇铁石榴石(yttrium-iron-garnet, YIG)颗粒，然后与PANI均聚物混合填充制备PANI/YIG石蜡基复合材料。借助珊瑚状YIG表面积大的优势，紧密连接的YIG网络为复合材料提供界面极化中心和散射中心。YIG颗粒与PANI形成有效的网络结构，使界面面积达到最大，有助于电磁波能量的吸收、散射和多重反射，如图2所示。PANI的导电网络产生欧姆损耗和介电损耗，而YIG产生少量的磁损耗，只有YIG达到临界浓度时才能有效吸收电磁波。结果表明，当YIG含量为20 %，材料为4.0 mm时，电磁屏蔽效能可以达到44.8 dB。

图2 屏蔽机理示意图[7]Fig.2 Schematic representation of shielding mechanism

由于电磁屏蔽效能和材料的导电性密切相关，为在材料内部形成更为完善的导电网络，可以将一些导电性能优异的填料与掺杂PANI复配使用，有望获得性能更优异的电磁损耗材料。Saboor等[8]利用溶液流涎技术将掺杂PANI和多层石墨烯(few-layer graphene，FLG)(0.1～1)填充到SAN中，制备SAN/PANI/FLG复合材料。结果表明，在SAN/PANI含量为10的复合体系中，0.1FLG的加入可以使电磁屏蔽效能值从0.1 dB(100 Hz)提高至24.3 dB(100 Hz)，同时，材料的介电性能提高95，上述性能的提升主要是因为SAN基体中PANI和FLG形成的复合网络结构。

Ponnamma等[9]通过溶液共混制备混合纳米复合材料PANI/还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide，RGO)/聚ε - 己内酯(polycaprolactone，PCL)，RGO含量为3.2的PANI/RGO/PCL在8～13 GHz的频率下具有1.01 S/cm的高导电率和32～42 dB的高电磁屏蔽效率。实验表明，电磁屏蔽能力随RGO含量的增加而增加，这主要归功于在绝缘PCL基质中由片状RGO与PANI形成的导电互连网络，如图3所示。RGO在聚合物中的适当分散能减少PANI/PCL纳米复合材料界面的反射，即使在RGO低负载下，也足以使电磁波通过电导耗散而衰减。

Geng等[10]制备了PANI/RGO复合材料，RGO的均匀分散增强了PANI基体中导电通路的形成，并且PANI和RGO之间良好的界面亲和力增加了电子转移的传导途径的数量，其在5.6 GHz下的最大反射损耗为-17 dB。

图3 RGO填充PANI/PCL纳米复合材料[9]Fig.3 Flexible reduced graphene oxide filled PANI/PCL nanocomposites graphical abstract

1.2 原位复合制备电磁损耗复合材料1.2.1 与非金属材料二元复合

Seema等[11]使用β - 萘磺酸作为表面活性剂和掺杂剂通过原位乳液聚合合成PANI/碳纤维(carbon fiber, CF)复合物，并以酚醛树脂为黏合剂通过模压成型制备可自支撑薄片，如图4所示。实验表明，电导率和介电损耗对材料的电磁屏蔽性能和吸波性能有重要影响。随着酚醛树脂含量的增加，材料的电导率先升后降，同时由于偶极子之间存在的结合力发生变化，界面极化先增强，后减弱，导致介电损耗也随之发生变化。此外，CF长径比大，导电性好，可充当“桥梁”连接PANI导电颗粒，促进电子传输，提高导电性能。结果表明：在X波段(8.2～12.4 GHz)，酚醛树脂含量为50时，其电磁屏蔽效能值达到最佳的31.9 dB。

(a)PANI/CF复合材料的合成图 (b)电磁波活化过程的屏蔽机理示意图图4 PANI/CF复合材料的合成图以及电磁波活化过程的屏蔽机理示意图[11]Fig.4 Schematic representation for the synthesis of PANI/CF composite and schematic representation of shielding mechanism during activation by EM wave

核壳异质结构由于界面极化作用、限域效应和互补作用，有利于吸收电磁波。Chun等[12]借助聚吡咯(polypyrrole，PPy)微球表面的羰基对苯胺单体有较强的亲和力，以PPy为核心和成核位点，诱导苯胺单体在PPy微球表面进行原位聚合，得到均匀核壳结构的PPy/PANI，制备过程见图5。研究表明，界面极化对材料的介电损耗有重要影响，有利于形成良好的阻抗匹配，产生较强的反射损耗，展现出更好的吸波性能。结果显示，材料厚度为3.0 mm，频率为8.8 GHz，苯胺单体与PPy微球质量比为1.2∶1时，其最大反射损耗为-51.3 dB。另外， 材料的屏蔽性能与PANI壳体厚度密切相关，通过控制聚合厚度(30～120 nm)满足不同的吸波波段。

图5 核 - 壳PPy/PANI复合材料制备原理图[12]Fig.5 Schematic illustration of preparing core-shell PPy/PANI composites

Niu等[13]先采用氨基丙酸三乙基硅烷(aminopropyltriethoxysilane，APTES)对SiC粉体进行改性，然后使苯胺单体在SiC表面进行原位氧化聚合，合成SiC/PANI纳米复合物。实验结果表明，复合物中苯胺含量为26.13，频率为13.92 GHz时其反射损耗值最大为-51.34 dB，有效衰减带宽为5.26 GHz，这主要归因于该条件下复合材料最佳的阻抗匹配。另外，SiC/PANI存在多个损耗机制。在外部电磁场的诱导下，PANI中的载流子(离域子和极化子)沿聚合物分子的定向运动将电磁能量转化为热耗散；多种界面的存在导致的强界面极化弛豫有助于电磁能量耗散；同时多重反射、偶极子极化效应、弛豫行为的发生，导致电磁波的有效衰减。吸波机理如图6所示。

图6 PANI/SiC的电磁波吸收机理[13]Fig.6 Microwave absorption mechanism of the PANI/SiC

Kang等[14]在RGO表面接枝掺杂PANI，制备PANI-g-rGO复合材料，合成过程如图7所示。在厚度为2.86 mm时最大反射损耗在11.1 GHz下可达-60.3 dB。 RGO纳米片和PANI纳米棒之间的共价键可以促进有效导电网络的形成，从而引入电子极化弛豫，促进电磁波吸收。

图7 PANI-g-rGO纳米复合材料的合成过程示意图[14]Fig.7 Schematic illustration of the synthesis process of PANI-g-rGO nanocomposites

本课题组选取不同的植物纤维为模板，借助其表面丰富的化学基团，在其表面包覆掺杂PANI，制备一系列植物纤维/掺杂PANI复合材料[15]。通过改变甘蔗纤维/PANI的组分和微观结构可以对电导率和介电性能进行调控[16]。以竹纤维(bamboo fiber，BBF)为基体，通过改变不同尺寸(380 μm和180 μm)BBF的质量比，制备一系列BBF/PANI异质结构材料。借助在材料内部构建三维电磁波反射腔，诱导多重反射的发生，有效提高材料介电损耗和吸收损耗，通过实验结果与理论计算的对比，表明该种材料呈现以吸收为主的屏蔽特性[17]。以碱处理的，具有天然螺旋结构的棉花纤维(alkali treated natural cotton fiber，NaCF)作为模板，在其表面包覆掺杂PANI，获得具有螺旋结构的NaCF/PANI复合纤维电磁屏蔽材料。螺旋结构有利于电磁波在同一NaCF/PANI复合纤维内部和不同纤维间形成反射，变相地延长了电磁波在材料内部的传输路径，进而有效提高材料的吸收损耗，使该螺旋结构的材料呈现吸收主导的屏蔽机理。屏蔽机理如图8所示。材料在X波段的电磁屏蔽效能高达48.83 dB，高于多数基于PANI的电磁屏蔽材料[18]。

图8 螺旋NaCF/PANI复合材料的电磁屏蔽机理示意图[18]Fig.8 Schematic representation of microwave attenuation by helical NaCF/PANI composite

1.2.2与金属颗粒二元复合

金属材料具有优良的电导率，有些金属还具有磁性，将金属颗粒与掺杂PANI复合，通过合理的结构设计，结合两者之间在电磁损耗特性间的优势，获得性能优异的电磁损耗材料。

Panigrahi等[19]合成PANI中空微球(Polyaniline hollow microspheres, PnHM)银(Ag)纳米复合材料，即PnHMAg。由于高导电性Ag纳米颗粒的存在，PANI的屏蔽性能得到提高。在S(2～4 GHz)和X波段，由于高导电Ag纳米颗粒对电磁波的强反射，PnHM和PnHMAg的反射损耗随着厚度的增加而增加。与S波段中的PnHMAg相比，PnHM的屏蔽效率更高。相反，与X波段的PnHM相比，PnHMAg的屏蔽效能更高。因为PnHM具有高比表面积，促使Ag纳米颗粒在PnHM上均匀分散，充当微尺寸PnHM之间的导电桥梁，形成连续的电子通路，提高材料电磁屏蔽性能，见图9。PnHMAg和PnHM中SE的最大值分别为19.5 dB(11.2 GHz)和12 dB(8.5 GHz)。PnHM 在4～8 GHz波段的吸收性能比PnHMAg更优异，在8～20 GHz频段呈相反趋势，这是因为电磁吸收能力取决于材料的介电性能和磁性。电磁波吸收具有频率依赖性，同时，由于聚合物复合材料中的界面极化弛豫效应和偶极重新取向过程，德拜弛豫过程在较低频率下发挥作用。

1.2.3二元复合颗粒填充树脂

在获得上述二元电磁功能颗粒后，可将其填充至树脂，赋予树脂电磁功能。Sobha[20]通过超声辅助的原位聚合制备PANI涂覆的功能化多壁碳纳米管(functionalised multiwalled carbon nanotubes, FMWCNT)的导电热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethanes, TPU)复合材料。8 % PANI-FMWCNT的填充量，X波段电磁屏蔽效能值为31.35 dB，远高于相同含量的TPU/FMWCNT复合材料。造成上述性能的差异是因为PANI的包覆会降低FMWCNT之间的缠结聚集，使之形成更有效的导电网络，使得材料对电磁波的吸收和反射损耗显著提高。

Yang等[21]采用简单的水热法制备MoS2，采用原位化学氧化聚合法制备MoS2/PANI复合材料，见图10，由于阻抗匹配，电导损耗，界面极化及多重反射损耗共存，使其在厚度为2.0 mm，在14.01 GHz下的最大反射损耗为-40.79 dB。

Wei等[22]用HF刻蚀Ti3AlC2陶瓷得到二维结构的Ti3C2TxMXene，然后在其表层和内层原位聚合苯胺单体，获得具有夹层结构的Ti3C2TxMXene/PANI复合材料。如图11所示，当电磁波辐照到材料时，绝大部分电磁能量进入材料内部。由于偶极极化和介电损耗同时存在，并结合材料多层结构的优势，该材料能够有效衰减电磁波。实验结果表明，Ti3C2TxMXene与苯胺质量比为1∶2，厚度为1.8 mm，13.8 GHz下材料的最大反射损耗达-56.30 dB。

图11 电磁波吸收机理示意图[22]Fig.11 Illustration of proposing microwave absorbing mechanism

1.2.4二元复合材料直接成型

以块体类材料为基体，在其表面包覆掺杂PANI，获得可以直接使用的电磁损耗材料。Wang等[23]使用自组装方法合成石墨烯泡沫(graphene foam, GF)并原位聚合PANI纳米棒，使PANI纳米棒均匀地生长在GF的表面上。GF/PANI纳米棒与GF相比具有优异的电磁波吸收能力，厚度在1.5～4 mm范围内，最大反射损耗在13.8 GHz频率时高达-52.5 dB，吸收带宽超过-10 dB为12.2 GHz。GF中的残余缺陷和基团引入缺陷极化弛豫、电子极化和弛豫过程，当电磁波穿透GF/PANI纳米棒时，较大的表面积和高孔容可导致多重反射并将电磁能转化为热能，改进的界面极化以及GF和PANI纳米棒之间的电荷转移也有助于电磁波吸收。

1.3 多元电磁损耗复合材料

上述研究表明通过合理的结构设计，可以充分发挥功能组分在电磁损耗性能的优势，因此，结构设计、材料组分间的协同作用显得尤为重要。为了进一步拓展材料的电磁性能，使用多元复合的方式可赋予材料设计的更大灵活性，使材料具有更佳的电磁损耗性能。

1.3.1三元复合填料

Zhao等[24]先使苯胺单体在lyocell纤维上原位聚合，然后在PANI包覆层上化学镀Co-Ni纳米颗粒合成层状结构的lyocell/PANI/Co-Ni复合材料。实验表明，苯胺重复原位聚合循环3次，Co-Ni化学镀30 min制备的材料展现出相对较高的电磁屏蔽效能值(33.95～46.22 dB)，与单一的PANI涂层纤维以及Co-Ni涂层纤维相比，电磁屏蔽效能值分别提高240 %和31 %。Co-Ni颗粒与PANI形成Co-N/Ni-N结构，有利于增强相间粘附；同时，PANI在lyocell纤维上形成粗糙的表面，使Co-Ni 颗粒嵌入，有利于增加相间内部的导电路径，为电磁能量转化为泄漏电流和热量提供高效的导电网络，如图12所示。

(a)导电路径示意图 (b)EMI屏蔽机理示意图图12 PANI/Co-Ni相间层中设想的导电路径示意图和EMI屏蔽机理示意图[24]Fig.12 Schematic representation of presumed conduction paths in PANI/Co-Ni interphase layer and EMI shielding mechanism

Liu等[25]合成立方NiFe2O4颗粒覆盖在石墨烯(graphene，GR)-PANI表面的复合材料。与GR和GR/PANI相比，NiFe2O4簇(c-NiFe2O4)/GR-PANI具有增强的电磁波吸收性能和宽吸收带，当频率为12.5 GHz，厚度为2.5 mm时，c-NiFe2O4/GR-PANI的最大反射损耗高达-50.5 dB。GR和PANI是介电损耗吸收剂，NiFe2O4颗粒具有突出的磁特性，由GR、PANI和立方NiFe2O4颗粒组成的复合材料具有较好的介电损耗和磁损耗匹配性。其次， NiFe2O4颗粒的立方几何形态及界面散射对电磁波的吸收也起到积极的作用。

Geng等[26]制备了GO/PANI/Fe3O4(GPF)三元纳米复合材料。与GO、PANI和GO/PANI相比，纳米复合材料具有更好的电磁波吸收性能。GO/PANI/Fe3O4在14 GHz频率，厚度为2 mm时的最大反射损耗高达-27 dB。首先，在GO界面处的氧官能团以及π-π*之间的相互作用可以促进苯胺单体的表面聚合；其次，GO和PANI是介电损耗型吸波剂，Fe3O4颗粒是磁性吸波剂，增强的阻抗匹配对改善电磁波吸收特性具有显著影响。第三，由于Fe2+和Fe3+离子之间的电子传输，电子自旋和电荷极化对电磁波的吸收特性也起着重要作用。

Movassagh-Alanagh等[27]采用层层自组装技术，制备兼具电磁屏蔽和吸波性能的三相异质结构材料。首先采用电泳沉积技术将纳米Fe3O4颗粒沉积在CFs上，然后诱导苯胺单体在CFs/Fe3O4上原位聚合得到CFs/Fe3O4/PANI异质结构。与单一CF和CFs/Fe3O4相比，CFs/Fe3O4/PANI双重界面可以有效地反射电磁波，如图13所示，从而增强电磁衰减能力，提高其吸波性能。

此外，一些特殊结构的三元复合材料也呈现其结构在电磁损耗中的优势。Jia等[28]首先制备具有花状结构的TiO2/PANI/GO三元复合物。研究发现，由于最外层的GO以及TiO2颗粒破坏PANI的导电网络，介电损耗减少，因而改善与磁损耗之间的阻抗匹配，提高材料的吸波性能。同时，该结构还引起电磁波在材料内部PANI和GO界面处发生多重反射，提高吸波性能。材料在9.67 GHz时最大反射损耗为-51.74 dB，有效吸波带宽为3.91 GHz。

图13 电磁波通过PANI/nano-Fe3O4/CFs异质结构的入射、反射和吸收示意图[27]Fig.13 Schematic illustration of the incidence, reflection and absorption of EM wave through the PANI/nano-Fe3O4/CF sheterostructure

图14 FeCo/SnO2/GR/PANI合成工艺示意图[29]Fig.14 Schematic illustration of the synthesis procedure of FeCo/SnO2/graphene/PANI composite

在上述研究的基础上，还可以加入其他可以增强电磁吸收性能的材料，构成四元复合材料。Wang等[29]通过三步法制备了FeCo/SnO2/GR/PANI的超顺磁性四元纳米复合材料，见图14，其中SnO2、GR和PANI是介电损耗吸收剂，FeCo颗粒是磁损耗吸收剂。电磁参数的研究表明，FeCo/SnO2/GR/PANI与FeCo和FeCo/SnO2相比表现出增强的电磁吸收特性，介电损耗和磁损耗之间改进的阻抗匹配在增强微波吸收特性方面起着重要作用。Ding等[30]制备了FeNi3/SiO2/rGO/PANI四元复合材料，材料厚度为2.4 mm，在14.0 GHz时最大反射损耗约为-40.18 dB，其中FeNi3纳米晶体用作磁损耗材料，SiO2和PANI用作介电损耗材料。四元纳米复合材料增强的电磁波衰减能力来自较高的比表面积和rGO的残余键，并且rGO中残余缺陷和基团的存在可以作为极化中心，这增加了复合材料的极化损耗和电导率。聚苯胺降低rGO之间的能垒，导致介电损耗的增加。

1.3.2三元复合填料填充树脂

图15 多孔PVDF-PFC复合材料的制备原理图[31]Fig.15 Schematic illustration for the preparation of porous PVDF-PFC composites

等Bera等[31]通过简单的溶液共混工艺，制备Fe3O4修饰PANI/单壁碳纳米角(single wall carbon nanohorn，SWCNH)/聚偏二氟乙烯(PVDF)复合材料，即PFC/PVDF复合材料。如图15所示，复合物PFC均匀地分散在PVDF基质中，作为导电纳米填料形成导电网络。由于其多孔结构、连续导电网络(PANI-SWCNH)和铁磁Fe3O4纳米颗粒的存在，该复合材料显示出优异的电磁屏蔽效能。随着PVDF基体中PFC填料量的增加，Fe3O4颗粒的含量增加，复合材料的磁损耗性能随之增加，当PFC填料量从3 %增加到10 %时，复合材料的电磁屏蔽效能值从约13.3 dB提高到约29.7 dB。PFC/PVDF复合材料显示出电磁屏蔽效能值的增加，是因为纳米尺寸Fe3O4的偶极化特性会增加材料的介电损耗，提高复合材料的屏蔽性能。Fe3O4中的铁离子之间电子转移过程发生电子极化和离子极化，能够增强铁离子的吸收性能；氧化石墨烯通过与复合材料中的其他组分形成连续的导电网络，随着导电网络增大，导电耗散增大，达到屏蔽电磁波的目的。

2 结语

基于PANI功能组分的复合材料在电磁损耗领域大放异彩，具有广阔的应用前景。随着研究工作的深入开展，掺杂PANI电磁损耗复合材料的性能不断提高，与传统屏蔽材料相比，实验室制备的复合材料已经具有质量轻，屏蔽强，低二次污染的优势。但从实用化的角度来看，该类复合材料微观形貌的可控性、组分间协同效应、复合材料的环境稳定性等方面尚需要进一步研究。特别是如何通过合理的实验设计，使掺杂PANI在聚合过程中形成较大的颗粒晶粒尺寸及高的掺杂率，以进一步提高其电磁损耗特性。如何防止在使用过程中，掺杂PANI去掺杂过程的发生也是此类材料研究的发展方向之一。同时，随着曲面电子设备的普及和反复弯折工况条件下需要良好的柔性，而PANI由于分子自身的刚性结构使其整体呈现脆性，如何通过合理的结构设计，改善此类电磁损耗复合材料的力学性能，应该继续加强这方面的工作，以推动其理论和制备方法的创新。此外，提高此类复合材料的加工性，使其技术更加实用化也是亟待解决的关键问题。综上，将掺杂PANI电磁损耗材料的理论研究与实际应用相结合，对于推动此类复合材料大规模实际应用具有重要意义。