電磁屏蔽用硅橡膠復(fù)合材料的納米層級(jí)構(gòu)建
發(fā)布時(shí)間:2020-12-08 11:34
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,電磁波被廣泛應(yīng)用在日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。然而,隨之而來(lái)的電磁干擾、電磁泄密和電磁污染等問(wèn)題給電子設(shè)備的正常工作、信息安全和人類健康等帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。電磁屏蔽用硅橡膠復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐高低溫性、環(huán)境穩(wěn)定性和密封性等,在航空航天、軍事等尖端領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。目前商品化硅橡膠電磁屏蔽材料是通過(guò)在硅橡膠中添加60 wt%以上的銀粉制備,存在成本高、密度大、易腐蝕等缺點(diǎn)。因此,開發(fā)質(zhì)輕、高效的硅橡膠電磁屏蔽材料具有重要的應(yīng)用需求。石墨烯作為一種新型碳納米材料,其優(yōu)異的導(dǎo)電性能使其在電磁屏蔽領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用,然而目前最常用的氧化石墨烯還原法所制備的還原氧化石墨烯(rGO),由于結(jié)構(gòu)缺陷較多而導(dǎo)致其電導(dǎo)率嚴(yán)重下降,所制備的復(fù)合材料的電導(dǎo)率和電磁屏蔽性能離預(yù)期的目標(biāo)還有很大的距離。此外,石墨烯極高的比表面積,使其在硅橡膠基體中極易發(fā)生團(tuán)聚,導(dǎo)致復(fù)合材料的綜合性能下降;而且對(duì)于傳統(tǒng)的“隨機(jī)結(jié)構(gòu)”硅橡膠/石墨烯復(fù)合材料,即石墨烯在基體中無(wú)規(guī)分布,不僅需要較高的石墨烯填充量才能形成導(dǎo)電通路,而且石墨烯被絕緣的硅橡膠包圍,導(dǎo)致石墨烯間的電阻較高,直接制約了硅橡膠/石墨烯復(fù)合材料電...
【文章來(lái)源】:青島科技大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】:86 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
屏蔽體電磁屏蔽原理圖
圖 1-2 電鍍銅法制備環(huán)氧樹脂/銅復(fù)合材料流程圖Fig. 1-2 Schematic diagram of the fabrication process combined with synthesizing an adsorptionmodified epoxy resin substrate and electroless copper plating1.2.2.2 碳基材料碳基材料主要指的是用碳纖維(CF)、碳化硅纖維、炭黑、碳納米管(CNT)、石墨烯等碳系材料作為填充材料與聚合物基體復(fù)合制成的屏蔽材料。這種碳基復(fù)合型屏蔽材料則具備密度小、比強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、成型性好等長(zhǎng)處,在電磁屏蔽復(fù)合材料中的應(yīng)用受到更多重視。對(duì)用碳纖維、炭黑、碳納米管和石墨烯等碳系材料與聚合物制得的復(fù)合材料的屏蔽性能進(jìn)行了大量研究,相比較金屬基材料,在相同添加量下,碳基材料的力學(xué)性能和屏蔽效果都有顯著提高。Meenakshi V.等人[18]報(bào)道了利用溶液共混的方法將氧化石墨烯與酸化碳納米管進(jìn)行雜化,然后用還原劑水合肼在高溫下還原制備石墨烯納米片與碳納米管的雜化粒子(GCNT);再將雜化粒子與聚氨酯(PU)溶液混合,在模具中真空除去溶
圖 1-3 石墨烯片與碳納米管雜化流程圖Fig. 1-3 Schematic representation of the synthesis procedure adopted for synthesizing graphennanoplatelets-CNT hybrid雖然一般的碳系材料多作為導(dǎo)電填料應(yīng)用于電磁屏蔽領(lǐng)域,由于其化學(xué)性,與基體聚合物相容性差,往往復(fù)合材料需高的填充量,但屏蔽效果卻有限隨著表面改性處理技術(shù)的發(fā)展,為解決上述問(wèn)題提供了可能性。如表面鍍金屬沉積超細(xì)石墨顆粒、碳纖維表面鍍覆 SiC[19]、涂敷聚苯胺(PANI)[20]、碳納管與纖維素復(fù)合[21]等。借助這些特殊表面改性工藝處理方法,碳系材料在電磁蔽領(lǐng)域又向前跨進(jìn)了一大步。Wu J. M.等人[22]報(bào)道了運(yùn)用電泳沉積和化學(xué)還原方法用還原氧化石墨烯改性碳纖維,并通過(guò)涂敷模板成型的方法制備rGO-CF/EP 復(fù)合材料。因?yàn)?GO 還原后表面還是會(huì)殘余一定量的含氧基團(tuán),增了與環(huán)氧樹脂基體的相容性,故碳纖維在基體中分散更加均勻穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)電過(guò)程中的電壓和時(shí)間的控制能夠控制 CF 的改性程度,在相同的填料含量 0.5 wt下,對(duì)其導(dǎo)電和電磁屏蔽性能進(jìn)行了測(cè)試比較,最終結(jié)果表明當(dāng)電泳電壓為 60 V
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]化學(xué)改性氧化石墨烯交聯(lián)的聚酰亞胺氣凝膠(英文)[J]. 梁祎,盧赟,姚維尚,張學(xué)同. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
[2]鍍銀玻璃微珠/炭纖維填充導(dǎo)電硅橡膠的電磁屏蔽性能[J]. 彭祖雄,張海燕,陳天立,胡永俊,曾國(guó)勛. 高分子材料科學(xué)與工程. 2011(01)
本文編號(hào):2905022
【文章來(lái)源】:青島科技大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】:86 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
屏蔽體電磁屏蔽原理圖
圖 1-2 電鍍銅法制備環(huán)氧樹脂/銅復(fù)合材料流程圖Fig. 1-2 Schematic diagram of the fabrication process combined with synthesizing an adsorptionmodified epoxy resin substrate and electroless copper plating1.2.2.2 碳基材料碳基材料主要指的是用碳纖維(CF)、碳化硅纖維、炭黑、碳納米管(CNT)、石墨烯等碳系材料作為填充材料與聚合物基體復(fù)合制成的屏蔽材料。這種碳基復(fù)合型屏蔽材料則具備密度小、比強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、成型性好等長(zhǎng)處,在電磁屏蔽復(fù)合材料中的應(yīng)用受到更多重視。對(duì)用碳纖維、炭黑、碳納米管和石墨烯等碳系材料與聚合物制得的復(fù)合材料的屏蔽性能進(jìn)行了大量研究,相比較金屬基材料,在相同添加量下,碳基材料的力學(xué)性能和屏蔽效果都有顯著提高。Meenakshi V.等人[18]報(bào)道了利用溶液共混的方法將氧化石墨烯與酸化碳納米管進(jìn)行雜化,然后用還原劑水合肼在高溫下還原制備石墨烯納米片與碳納米管的雜化粒子(GCNT);再將雜化粒子與聚氨酯(PU)溶液混合,在模具中真空除去溶
圖 1-3 石墨烯片與碳納米管雜化流程圖Fig. 1-3 Schematic representation of the synthesis procedure adopted for synthesizing graphennanoplatelets-CNT hybrid雖然一般的碳系材料多作為導(dǎo)電填料應(yīng)用于電磁屏蔽領(lǐng)域,由于其化學(xué)性,與基體聚合物相容性差,往往復(fù)合材料需高的填充量,但屏蔽效果卻有限隨著表面改性處理技術(shù)的發(fā)展,為解決上述問(wèn)題提供了可能性。如表面鍍金屬沉積超細(xì)石墨顆粒、碳纖維表面鍍覆 SiC[19]、涂敷聚苯胺(PANI)[20]、碳納管與纖維素復(fù)合[21]等。借助這些特殊表面改性工藝處理方法,碳系材料在電磁蔽領(lǐng)域又向前跨進(jìn)了一大步。Wu J. M.等人[22]報(bào)道了運(yùn)用電泳沉積和化學(xué)還原方法用還原氧化石墨烯改性碳纖維,并通過(guò)涂敷模板成型的方法制備rGO-CF/EP 復(fù)合材料。因?yàn)?GO 還原后表面還是會(huì)殘余一定量的含氧基團(tuán),增了與環(huán)氧樹脂基體的相容性,故碳纖維在基體中分散更加均勻穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)電過(guò)程中的電壓和時(shí)間的控制能夠控制 CF 的改性程度,在相同的填料含量 0.5 wt下,對(duì)其導(dǎo)電和電磁屏蔽性能進(jìn)行了測(cè)試比較,最終結(jié)果表明當(dāng)電泳電壓為 60 V
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]化學(xué)改性氧化石墨烯交聯(lián)的聚酰亞胺氣凝膠(英文)[J]. 梁祎,盧赟,姚維尚,張學(xué)同. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
[2]鍍銀玻璃微珠/炭纖維填充導(dǎo)電硅橡膠的電磁屏蔽性能[J]. 彭祖雄,張海燕,陳天立,胡永俊,曾國(guó)勛. 高分子材料科學(xué)與工程. 2011(01)
本文編號(hào):2905022
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