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Preparation and characterization of polyaniline-based magnetic nanocomposites for EMI shielding applications
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Abstract
Among the wide applications of polymers, their use to reduce electronic noise is receiving great attention from the scientific and technological communities. This electronic noise is part of electromagnetic interference (EMI), which is responsible for the degradation of electronic systems or their interference with other electronics devices. The uncontrolled exposure to electromagnetic waves caused by the problems mentioned before can also be conducive to health concerns. Polyaniline (PAni) characteristics of frequency agility, light weight, simple tuning of functional properties and its non-corrosive nature, make this polymer a suitable material for the development of electromagnetic shielding materials where protection against noise without degradation of device performance is the main aim. Tuning of conductive and magnetic properties in PAni-based nanocomposites can be achieved by suitable selection of polymerization conditions and controlled addition of ferrites nanoparticles.
PAni was synthesized by polymerization of aniline in presence of ammonium
peroxydisulfate and HCl. The disperse phase consisted of low-coercivity (Zn-Mn ferrites) nanoparticles. Our work was focused on the synthesis of PAni matrix and the ferrite disperse nano-phase as well as the determination of suitable conditions for homogeneous dispersion of the nanoparticles during the polymerization process in order to achieve suitable homogeneity of the magnetic properties in the final composites. The results of magnetic characterization by Vibrating Sample Magnetometer (VSM) magnetometers, and structural and morphological characterization by X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FT-IR), Scanning Electron Microscope (SEM), High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM) techniques respectively, are presented and discussed. The effect of the presence of ferrite nanocrystals on the thermal stability of the
nanocomposites has been evaluated by Thermogravimetric analyses (TGA) of the
composites produced at different PAni/ferrite molar ratios. The conductivity of synthesized PAni-based nanocomposites has also been calculated from Current Vs Voltage (I Vs V) measurements carried out at room temperature conditions.
Entre las amplias aplicaciones de polĆmeros, su uso para reducir el ruido electrĆ³nico estĆ” recibiendo la gran atenciĆ³n de las comunidades cientĆficas y tecnolĆ³gicas. Este ruido es parte de interferencia electromagnĆ©tica (EMI) que es responsable por la degradaciĆ³n de sistemas electrĆ³nicos o su interferencia con otros dispositivos electrĆ³nicos. Hay tambiĆ©n preocupaciones de salud relacionadas a la exposiciĆ³n no controlada a olas electromagnĆ©ticas causadas por los problemas mencionados antes. La Polianilina (PAni) por sus caracterĆsticas de agilidad de frecuencia, ligero peso, simple reajuste de propiedades y su naturaleza no-corrosiva, le hace un material conveniente para el desarrollo de la aplicaciĆ³n para protecciĆ³n electromagnĆ©tica, y consiguiendo la inmunizaciĆ³n contra el ruido sin la degradaciĆ³n del desempeƱo. Ajustando las propiedades conductoras y magnĆ©ticas en el nanocompuesto basado en PAni pueden lograrse por la selecciĆ³n conveniente de condiciones de la polimerizaciĆ³n y la adiciĆ³n controlada de nanoparticles de las ferritas. PAni se sintetizĆ³ por la polimerizaciĆ³n de anilina en presencia de peroxidisulfato de amonio y HCl. La fase dispersa consistiĆ³ en nanopartĆculas de baja coercividad (ferritas de MnZn). Nuestro trabajo se enfoca en la dispersiĆ³n de las nanopartĆculas durante el proceso de polimerizaciĆ³n para lograr la conveniente dispersiĆ³n y homogeneidad de las propiedades magnĆ©ticas en el compuesto final. Los resultados de caracterizaciĆ³n magnĆ©tica fueron realizados por un magnetĆ³metro de muestra vibrante (VSM), la caracterizaciĆ³n estructural y morfolĆ³gica fue realizada por difracciĆ³n de rayos X (XRD), infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR), el microscopio electrĆ³nico de barrido (SEM), microscopio de transmisiĆ³n electrĆ³nica de alta resoluciĆ³n (HRTEM), respectivamente, se presentarĆ”n y se discutirĆ”n. El efecto de la presencia de nanocristales de ferrita en la estabilidad tĆ©rmica de los nanocompuestos ha sido evaluada por anĆ”lisis termogravimĆ©trico (TGA), de los compuestos producidos en diferentes relaciones molares de PAni/ferrita. La conductividad de los nanocompuestos sintetizados basados en PAni tambiĆ©n ha sido calculada a partir de mediciones de Corriente Vs Voltaje (I Vs V) llevadas a cabo en condiciones de temperatura ambiente.
Entre las amplias aplicaciones de polĆmeros, su uso para reducir el ruido electrĆ³nico estĆ” recibiendo la gran atenciĆ³n de las comunidades cientĆficas y tecnolĆ³gicas. Este ruido es parte de interferencia electromagnĆ©tica (EMI) que es responsable por la degradaciĆ³n de sistemas electrĆ³nicos o su interferencia con otros dispositivos electrĆ³nicos. Hay tambiĆ©n preocupaciones de salud relacionadas a la exposiciĆ³n no controlada a olas electromagnĆ©ticas causadas por los problemas mencionados antes. La Polianilina (PAni) por sus caracterĆsticas de agilidad de frecuencia, ligero peso, simple reajuste de propiedades y su naturaleza no-corrosiva, le hace un material conveniente para el desarrollo de la aplicaciĆ³n para protecciĆ³n electromagnĆ©tica, y consiguiendo la inmunizaciĆ³n contra el ruido sin la degradaciĆ³n del desempeƱo. Ajustando las propiedades conductoras y magnĆ©ticas en el nanocompuesto basado en PAni pueden lograrse por la selecciĆ³n conveniente de condiciones de la polimerizaciĆ³n y la adiciĆ³n controlada de nanoparticles de las ferritas. PAni se sintetizĆ³ por la polimerizaciĆ³n de anilina en presencia de peroxidisulfato de amonio y HCl. La fase dispersa consistiĆ³ en nanopartĆculas de baja coercividad (ferritas de MnZn). Nuestro trabajo se enfoca en la dispersiĆ³n de las nanopartĆculas durante el proceso de polimerizaciĆ³n para lograr la conveniente dispersiĆ³n y homogeneidad de las propiedades magnĆ©ticas en el compuesto final. Los resultados de caracterizaciĆ³n magnĆ©tica fueron realizados por un magnetĆ³metro de muestra vibrante (VSM), la caracterizaciĆ³n estructural y morfolĆ³gica fue realizada por difracciĆ³n de rayos X (XRD), infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR), el microscopio electrĆ³nico de barrido (SEM), microscopio de transmisiĆ³n electrĆ³nica de alta resoluciĆ³n (HRTEM), respectivamente, se presentarĆ”n y se discutirĆ”n. El efecto de la presencia de nanocristales de ferrita en la estabilidad tĆ©rmica de los nanocompuestos ha sido evaluada por anĆ”lisis termogravimĆ©trico (TGA), de los compuestos producidos en diferentes relaciones molares de PAni/ferrita. La conductividad de los nanocompuestos sintetizados basados en PAni tambiĆ©n ha sido calculada a partir de mediciones de Corriente Vs Voltaje (I Vs V) llevadas a cabo en condiciones de temperatura ambiente.
Description
Date
2007
Journal Title
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Volume Title
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Keywords
electromagnetic interference