Inženýrství polymerních magnetických kompozitů s regulovatelnými elektromagnetickými vlastnostmi

Vladimir Artur BABAYAN

Disertační práce

Engineering of Polymer Magnetic Composites with Controlled Electromagnetic Properties

Abstract:

The present doctoral thesis is devoted to the development of magnetic materials with controlled electromagnetic properties in the radiofrequency band with a view to design radio absorbing materials. The objects of investigation are polymer magnetic composites based on magnetic particles with "core-shell" structure. These materials are synthesized by oxidative polymerization of aniline in the presence of multi-domain MnZn ferrite particles using strong and weak oxidants. In this case, polyaniline film grows on the surface of ferrite during the synthesis, and its structure is formed under the influence of magnetic interactions of paramagnetic aniline oligomers and ferrite. It is shown that the electromagnetic properties of MnZn PANI composites can be controlled by changing the properties of polyaniline coating (thickness, density, and conductivity) through the choice of the reaction conditions and the post-polymerization treatment of PANI overlayer. Magnetoelastic stresses in ferrite particles, which cause the growth of the magnetic anisotropy and thereby lead to an increase in coercivity and thermomagnetic stability and a shift of the magnetic dispersion region toultra-high frequency band, are the main factor providing a controllable variation in properties. As a result, single-layer radio absorbers with different range of operating frequencies are proposed. The magnetic properties of polyaniline in different oxidation and protonation states are also investigated. The ferromagnetic properties of protonated pernigraniline, which is characterized by high content of spins, are established and analyzed with a view to finding a possible mechanism of magnetic ordering in polyaniline. The last results are important for the development of organic magnets.

Abstract:

Předkládaná doktorská práce je věnována vývoji magnetických materiálů s regulovatelnými elektromagnetickými vlastnostmi v radiofrekvenční oblasti, jež našly uplatnění jako radioabsorpční materiály. Předmětem výzkumu jsou polymerní magnetické kompozity na bázi magnetických částic se strukturou "jádro-slupka". Syntéza těchto materiálů mechanismem oxidační polymerizace anilínu v přítomnosti multi-doménových částic MnZn feritu pomocí silných a slabých oxidantů. Během syntézy roste vrstva polyanilínu přednostně na povrchu feritu a její struktura se vytváří vlivem magnetických interakcí mezi paramagnetickými anilínovými oligomery a feritem. Dále je v práci ukázáno, že elektromagnetické vlastnosti kompozitů MnZn-PANI lze kontrolovat obměnou parametrů polynilínové vrstvy (tloušťka, hustota, vodivost), jež se dá dosáhnout změnou reakčních podmínek či post-polymerizačním úpravou vrstvy PANI. Jsou to především magnetoelastická napětí uvnitř částic feritu, která způsobují nárůst magnetické anisotropie a takto vedou ke zvýšení koercitivity, termomagnetické stability a posuvu magnetické disperzní oblasti do vysokých frekvencí, jež umožňují kontrolovatelně měnit vlastnosti kompozitu. Výsledkem jsou pak návrhy jednovrstvých absorbérů s různými rozsahy operačních frekvencí. Stejně tak se práce zabývá magnetickými vlastnostmi polyanilínu v jeho různých oxidačních a protonovaných stavech. Jsou zavedeny a s ohledem na nalezení možného mechanismu magnetické organizace v polyanilínu také analyzovány feromagnetické vlastnosti protonovaného pernigranilinu, pro nějž je charakteristický vysoký obsah spinů. Tyto výsledky jsou přínosné pro vývoj organických magnetů.

Keywords

Polymerní magnetické kompozity, vodivé polymery, ferity, částice se strukturou jádro-supka, organické magnety, radioabsorbéry.

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 11. 2012

Zveřejnit od: 1. 11. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 12. 12. 2012

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Fakulta technologická

Doktorský studijní program / obor:
Chemie a technologie materiálů / Technologie makromolekulárních látek