马向雨[1]2015年在《铁基磁屏蔽梯度复合结构材料制备与屏蔽性能研究》文中认为现代仪器和设备所处的电磁环境日趋复杂,对屏蔽材料提出了更加苛刻的要求。本文以提高磁屏蔽效能和优化多层磁屏蔽结构为目的,基于磁路理论,设计制备了铁基梯度复合结构材料,实现磁场和电磁场的综合屏蔽。同时,研究了层状组织演变对屏蔽性能的影响和屏蔽机理,优化制备工艺和屏蔽性能。以磁路和磁阻理论模型为基础,推导出了单层和多层屏蔽体的磁屏蔽系数计算公式,据此设计了Fe-Ni和Fe-Al两种不同的梯度复合结构材料,并对二者的磁屏蔽系数进行表征,确定最佳的梯度结构。利用电镀和扩散热处理的方法制备了Fe-Ni梯度复合结构材料,具有Fe-Ni/Fe/Fe-Ni的“导磁/导磁/导磁”结构,Fe-Ni合金层中Ni元素含量由表及里逐渐减少,呈梯度分布;采用真空热压法制备了Fe-Al梯度复合结构材料,具有Fe/Fe-Al/Fe的“导磁/不导磁/导磁”结构,铝元素由中间向两侧基体扩散,其含量逐渐降低。研究了不同热扩散工艺下,Fe-Ni和Fe-Al梯度复合结构材料的微观组织演变过程。基于一维平板模型和薄膜扩散,对Fe-Ni互扩散后Ni元素的浓度分布方程进行理论推导,根据不同扩散温度和时间下Ni元素线扫描数据,拟合分析后得到了900℃、1000℃和1100℃的扩散系数分别为3.51?10-11 cm2/s,6.48?10-11 cm2/s和1.45?10-10 cm2/s。同时,可对Fe-Ni梯度复合结构材料中Ni元素分布进行预测,用于扩散工艺和屏蔽性能的优化。对不同扩散时间下,Fe-Al梯度复合结构材料的物相进行表征;取一半作为研究对象,通过Fe-Al反应扩散计算,确定了Fe-Al反应层的相演变过程为:Fe2Al5/Fe?Fe2Al5/Fe Al2/Fe?Fe2Al5/Fe Al2/?-Fe(Al)/Fe?Fe2Al5/Fe Al2/Fe Al/?-Fe(Al)/Fe?Fe Al2/Fe Al/?-Fe(Al)/Fe?Fe Al/?-Fe(Al)/Fe。对不同扩散工艺下的Fe-Ni梯度复合结构材料的屏蔽性能进行研究。研究表明,表层Ni含量在79%附近时,筒状的Fe-Ni梯度复合结构材料的磁屏蔽系数达到最大值,1000℃-6h和1100℃-3h时的峰值分别为27.3和28.9,相对于纯铁基体分别提高了7.7倍和8.2倍。建立了Fe-Ni梯度复合结构材料的扩散工艺、元素分布和磁屏蔽系数之间的定量关系,屏蔽系数计算结果与实验值相符。随着扩散温度升高,表层Ni含量越快降至79%,即磁屏蔽系数达到峰值的时间变短。Fe-Ni合金层中各成分梯度层与基体并联分流磁场,表层Ni含量在79%时的Fe-Ni合金层磁导率最大,分流衰减磁场能力最强,磁屏蔽性能最优,各层之间并无耦合作用。电镀镍后形成Ni/Fe/Ni结构的电磁屏蔽性能相对于基体提高了约20d B,其经过扩散热处理后,形成Fe-Ni梯度复合结构材料的电磁屏蔽性能再次提高,在30k Hz~1.5GHz频率范围内约为70~80d B。不同扩散温度和时间下的电磁屏蔽性能之间并未表现出明显的变化规律。与基体相比,Fe-Ni梯度复合结构材料电磁屏蔽性能的提高主要依靠额外增加的Fe-Ni合金层的吸收损耗A和其内部梯度多层结构的多重反射损耗B。研究了不同扩散时间下,Fe-Al梯度复合结构材料的屏蔽性能。与纯铁基体相比,平板状的Fe-Al梯度复合结构材料的磁屏蔽系数提高了1.6倍。随着扩散时间的延长(1h-6h),Fe-Al梯度复合结构材料的磁场屏蔽系数并无明显的变化,当扩散达到10h时,磁屏蔽效果有所增加。Fe-Al梯度复合结构材料是由两层软磁层和中间的Fe-Al不导磁层组成,内外导磁层对磁场进行两级分流衰减,且二者之间还存在耦合作用,从而获得较高的磁屏蔽效果。形成的Fe-Al软磁合金层,具有较高的磁导率,也有利于磁屏蔽性能的提高。Fe-Al梯度复合结构材料的电磁屏蔽效能高于纯铁基体,且随着扩散时间的增加,电磁屏蔽性能逐渐升高,达到到10h时,在30k Hz~1.5GHz频率范围内的电磁屏蔽效能可达80d B左右。Fe-Al梯度复合结构材料电磁屏蔽性能的提高,主要是由于Fe-Al反应层具有梯度多层结构,电磁波在材料中内部产生了额外的多重反射损耗B。在Fe/Al/Fe扩散偶表面电镀镍,经高温热压扩散后形成了Ni-Fe-Al梯度复合结构材料,具有Fe-Ni/Fe/Fe-Al/Fe/Fe-Ni结构。与平板状的Fe-Al梯度复合结构材料相比,900℃下扩散1h~6h形成的Ni-Fe-Al梯度材料磁屏蔽系数提高了25%~42%,表面的Fe-Ni合金层能够增加导磁层对磁场的分流衰减作用;Ni-Fe-Al梯度复合结构材料(900℃-1h)在30k Hz~1.5GHz频率范围内的的电磁屏蔽性能提高了约10~20d B,Fe-Ni合金层能够增加对电磁波的吸收损耗A。
盛澄成[2]2016年在《表面沉积Cu薄膜复合材料屏蔽效能优化及抗氧化性能研究》文中进行了进一步梳理电磁辐射不但会给人们健康生活带来威胁,而且还对工业生产和军事活动带来干扰,如何减少电磁辐射给生产生活带来的危害越来越受到人们的关注。本课题简要阐述了开发电磁屏蔽材料的必要性和制备方法,选择使用了高效环保的磁控溅射法,在涤纶织物双面沉积金属薄膜,从而提高了其对电磁波的屏蔽效能。论文首先制备了Cu双面纺织屏蔽材料(在基材的两面分别沉积Cu薄膜),并将其与相同工艺条件下制备的Cu单面纺织屏蔽材料(在基材的一面沉积Cu薄膜)的屏蔽效能进行了比较。结果表明:在相同沉积时间下,Cu双面纺织屏蔽材料的屏蔽效能比Cu单面纺织屏蔽材料的屏蔽效能高20-30dB,这是因为Cu双面纺织屏蔽材料形成波阻抗差异的界面数量是Cu单面纺织屏蔽材料形成波阻抗差异的界面数量的两倍。另外对两种纺织屏蔽材料的电磁特性进行了研究,结果表明当电磁波频率增大时,Cu单面纺织屏蔽材料的屏蔽效能会有下降的趋势,而Cu双面纺织屏蔽材料的屏蔽效能反而会提高。同时从沉积工艺与基材结构两方面入手,研究了其对Cu双面纺织屏蔽材料屏蔽效能的影响。对于沉积工艺着重分析了镀膜时间对Cu双面纺织材料屏蔽效能的影响,并测试了不同镀膜时间条件下的Cu双面纺织材料的屏蔽效能,测试结果表明:随着Cu薄膜沉积时间的提高,Cu双面纺织屏蔽材料屏蔽效能也随之增大。对于基材结构主要研究了纤维表面形貌、基材组织结构以及平方米克重对Cu双面纺织屏蔽材料屏蔽效能的影响,研究结果表明:ZnO/Cu复合纺织屏蔽材料的屏蔽效能比Cu双面纺织屏蔽材料的屏蔽效能高5-10dB左右,这是因为引入缓冲层ZnO以后,大大改善了原有涤纶纤维的表面形貌,使得Cu薄膜沉积在溅有ZnO薄膜的PET纤维表面更容易形成连续网状结构,薄膜导电性能更优异;分别在纺粘无纺布、平纹机织布和针织布的双面沉积Cu薄膜,制备的三种不同组织结构的双面纺织屏蔽材料屏蔽效能大小是SE_(非织造布)﹥SE_(机织布)﹥SE_(针织布);分别对300g/m2、400g/m2、500g/m2不同克重的纺织屏蔽材料的屏蔽效能进行了测试,结果表明随着基材平方米克重的增加,该纺织材料的屏蔽效能也随之提高。最后为了提高金属Cu膜的抗氧化性能,在双面Cu膜表面二次沉积了结构稳定的Al_2O_3薄膜,从而制备出Cu/Al_2O_3复合薄膜,并将双面Cu薄膜和Cu/Al_2O_3复合薄膜放在相同室温环境下150天以后,测试了制备试样的表面形貌、元素含量以及屏蔽效能。测试结果表明:双面Cu薄膜表面出现了细小裂纹,生成了一些团状物质,氧元素含量从0%增加到8.85%,屏蔽效能从80dB下降到32dB左右;而Cu/Al_2O_3复合薄膜整体形貌基本没有改变,氧元素含量从2.73%增加到4.24%,屏蔽效能只下降了8dB左右,这说明Cu/Al_2O_3复合薄膜有较好的抗氧化性能。
张晓宁[3]2000年在《层状复合电磁屏蔽材料的设计与制备》文中认为通过对电磁波屏蔽机理的深入研究，应用S.A.Schelkunoff电磁屏蔽理论，建立了夹层物理模型，并用瓦陶林多层屏蔽理论进行了验算，从理论的角度证实了夹层物理模型的正确性。提出了两种屏蔽材料的制备方案：一种是金属箔型层状复合屏蔽材料，另一种是涂料型层状复合屏蔽材料。通过电磁屏蔽效能的点频测试及国家安全部权威部门的检测验证，得出了与夹层型物理模型的理论计算结果相符合的结论：即夹层结构模型SE分贝值比双层结构模型高，且SE增量随夹层厚度的增加或平面波频率的增加而变大。这种新的层状结构复合屏蔽材料的设计思路对于导电屏蔽材料的研制有实际应用价值。在此基础上制备的层状复合屏蔽涂料获得了30MHz-1000MHz频段SE分贝值超过52dB的成果。达到了国军标GJB2604-96及美国国家安全局Tempest NSA 73-2A标准。此外，本论文在材料的计算机辅助设计与模拟等方面作了有意义的工作。
李姜, 喻琴, 郭少云[4]2011年在《交替层状高分子基电磁屏蔽材料的设计与制备》文中进行了进一步梳理高分子基电磁屏蔽材料的发展面临三个挑战:更低的电阻率、更多的层状界面以及更强的韧性。针对这三个挑战,我们利用自行研发的微层共挤出技术,制备了绝缘层和导电层交替排列的微层复合材料。实验结果显示,微层复合材料的特殊双连续结构赋予了材料优良的导电性、电磁屏蔽性和韧性。由于双逾渗效应,微层复合材料的逾渗阈值的降低幅度不低于40%,电阻率的降低幅度不低于78%。由于微层材料中存在大量层状界面,因此对电磁波的反射损耗增加,电磁屏蔽效能(SE)的增幅不低于180%。由于高韧性绝缘层的存在以及与导电层的协同作用,微层材料的拉伸韧性的增幅不低于400%。此外,利用微层共挤出过程对碳纳米管的取向作用,我们得到了一种由炭黑和碳纳米管共同构筑的葡萄串结构导电通道。当导电填料的添加量为13%时,电阻率低至0.63Ωcm。
王睿[5]2011年在《连续碳纤维表面金属化及其复合材料电磁屏蔽性能研究》文中研究表明随着电子设备的高频化、数字化,干扰信号的能量密度极度增大,有限空间的电磁环境发生前所未有的恶化,严重影响社会进程与人类生存和生态环境的协调、可持续发展。因此,电磁屏蔽材料的研究与发展成为人们日益关注的重要课题。随着科技的发展,新型电磁屏蔽材料的研究向着高屏蔽效率、低密度的方向发展。碳纤维具有强度高、质量轻,并且导电性良好的特点,可直接用于轻质屏蔽材料的制备,本课题采用连续电镀和化学镀的方法对碳纤维进行表面金属化,并将其填充于低密度的高分子材料基体,制备出新兴电磁屏蔽复合材料,该材料具有高效、质轻等突出优点,有望在电磁屏蔽材料领域发挥重要作用。本课题研究了连续碳纤维表面金属化改性的化学镀工艺和电镀工艺,理论分析和实验结果均证实对于碳纤维这样的小直径束状连续材料,采用电镀工艺可比化学镀工艺获得更好的表面金属化效果。因此本课题开发出我国第一条碳纤维表面连续电镀镍工艺的生产设备。由该设备制备的镀镍碳纤维镀层均匀致密,镀层厚度可调。采用镀镍碳纤维制备的三维编织镀镍碳纤维/环氧树脂(Ni-CF_(3D)/EP)复合材料比三维编织碳纤维/环氧树脂(CF_(3D)/EP)复合材料具有更高和更平稳的电磁屏蔽性能。在30~150 MHz频率范围内,镀镍碳纤维的屏蔽优势尤为突出,Ni-CF_(3D)/EP复合材料的屏蔽效能比CF_(3D)/EP复合材料高约40 dB。当在Ni-CF_(3D)/EP复合材料中加入5%的导电介质(镍包石墨)时,复合材料具备更加优异的电磁屏蔽性能,屏蔽值比之前提高10 dB。通过对莎皮罗丝网材料电磁屏蔽效能计算模型的修正,得到适用于编织材料的电磁屏蔽效能计算理论模型。以镀镍碳纤维为屏蔽填料制备的镀镍碳纤维/硅橡胶(Ni-CF/VMQ)屏蔽复合材料同样具有优异的电磁屏蔽性能。当纤维含量为80 phr时,复合材料达到最佳的综合性能,在30~1200 MHz频率范围内Ni-CF/VMQ复合材料的电磁屏蔽效能均在80 dB以上,此时材料的拉伸强度为3.23 MPa,密度1.37 g/cm~3,性能优于前人研究以粉末状填料制备的电磁屏蔽橡胶(拉伸强度1.5 MPa,密度3 g/cm~3)。根据Schelkunoff电磁屏蔽理论的指导,本课题还研究制备了兼具高导电和高导磁性能的表面沉积镍/四氧化三铁纳米颗粒(Ni/Fe_3O_4-NPs)复合镀层的碳纤维,并对复合镀层的沉积机理进行了研究,将实验数据带入两步吸附理论模型发现,实验结果与模型完全吻合,说明Ni/Fe_3O_4-NPs复合镀层的沉积过程适用于两步吸附理论模型。课题还制备了Ni/Fe_3O_4-NPs复合镀层碳纤维的复合材料。测试结果表明,镀层中含有Fe_3O_4-NP的复合材料比没有Fe_3O_4-NP的复合材料屏蔽性能可高10 dB。总之,本课题采用表面金属化改性的碳纤维为导电填料制备的填充复合型电磁屏蔽材料具备高效、质轻的特点。将高导电性与高导磁性材料相结合可制备性能优异的电磁屏蔽复合材料的理论得到充分验证,为新型电磁屏蔽复合材料的设计和研究提供新的思路和研究基础。
王晓娜[6]2015年在《石墨烯功能结构的制备和性能及传感应用》文中进行了进一步梳理石墨烯是由sp2碳原子紧密堆积形成的蜂窝状晶格结构。由于石墨烯的原子级厚度以及二维结构使其具有优异的光学、电学、力学和吸附等性能。以具有这些优异性能的二维石墨烯片层结构为单元,构筑石墨烯功能结构材料,使得微观二维石墨烯性质宏量化,对于开发石墨烯的应用具有重要的意义。然而由于缺乏有效的制备方法使石墨烯功能结构材料在现有的性能和应用方面难以突破。基于此,本文发展有效的制备技术合成或构筑具有新型结构的石墨烯功能材料并在光学、电学性能以及传感应用方面取得一系列重要进展:不同于传统的甲烷(CH4)等气态碳源的高温(~1000 oC)制备方法,发展出采用液态碳源乙醇在相对低温(800 oC)条件下制备大尺寸单层的石墨烯薄膜的方法。与通常的碳源CH4相比,乙醇具有更低的裂解温度,能够在相对低温条件下获得大尺寸层数均一的石墨烯薄膜。探讨了不同工艺条件(催化金属、碳源浓度、生长温度、生长时间等)对所生长石墨烯的厚度、质量的影响规律。通过调控反应条件制备的石墨烯薄膜在紫外–可见光区具有高的透过率(88.1%–97.5%)和低的薄膜电阻(127–384Ω/sq)。设计并批量制备新型一维石墨烯功能结构——具有核壳结构的石墨烯/PVA纤维,并研究其优异的电学、机械性能,探讨了其在柔性力学传感器方面的应用。具体成果有:研发出可以批量制备超长高质量石墨烯纤维的化学气相沉积方法(CVD),解决了之前因产量低,不能用CVD石墨烯为原料批量制备高性能纤维的问题;不同于以前报道的裸露的石墨烯纤维,这种核壳石墨烯纤维能够被应用作为安全的导体及微纳米器件;与传统的以氧化石墨烯为原料的纤维相比,CVD石墨烯核壳纤维的电导率(9.6×103 S/m)和机械性能(590 Mpa)有了显著的提高。这种具有优异的机械和导电性能的CVD石墨烯核壳纤维力学传感器对弯曲和拉伸变形显示出灵敏的电学信号响应。有效的弯曲半径响应范围为4–9 mm,有效的形变响应范围为0–6.39%;经过200次弯曲和拉伸循环测试,石墨烯核壳纤维力学传感器显示出优异的抗疲劳能力和稳定性。在0–6.39%应变范围内平均的应变因子(GF)达到5.02,表明该新型力学传感器具有更高的灵敏度。最后通过断面形貌分析揭示了核壳结构石墨烯纤维的微观断裂过程和拉伸断裂机制。制备出一种新型的二维石墨烯功能结构——具有网栅结构的石墨烯薄膜,并探讨其红外透明导电及电磁屏蔽性能。通过化学气相沉积法,以金属网栅膜作为生长模板,制备了具有网络结构的二维石墨烯薄膜。通过改变格子参数(τ),周期(p)和线宽(τp),可以调控该石墨烯网栅的结构。揭示了石墨烯网栅的中红外(2500–6500 nm)透过率、电导率和电磁屏蔽性能与结构参数τ之间的关系,发现红外透过率和电导率、电磁屏蔽效能之间具有相反的变化趋势。随着格子参数τ的变小,其红外光透过率减小,而电导率增大,电磁屏蔽效能增大。当参数τ为0.7时,得到了最高的红外透过率为87.85%,而电磁屏蔽效能为4 d B,电导率为66.7 S/cm。当参数τ为0.54时,红外透过率为70.85%,电磁屏蔽效能为12.86 d B,相应的电导率为127 S/cm。根据金属网栅透过率公式和实验结果揭示了石墨烯网栅薄膜在2500–6500 nm范围内的中红外光谱区的透过机理。根据理论计算说明了石墨烯网栅薄膜是以吸收电磁波为主要屏蔽机制的材料。制备出一种新型的三维石墨烯功能结构——具有层状次级结构的石墨烯/聚丁二炔薄膜,并由此发展一种便携式、高灵敏性的挥发性有机气体色变传感器。利用石墨烯原子级别的平整面及与聚丁二炔分子之间较强的π–π相互作用,实现了聚丁二炔分子在石墨烯表面上的有效组装,进而发展一种新型三维石墨烯功能结构及其制备方法;采用扫描探针表征技术,揭示了聚丁二炔分子在石墨烯表面上能够形成有序的单分子层的组装特性。研究发现石墨烯/聚丁二炔薄膜与有机气体之间作用后表现出较灵敏的色变响应,响应毒性有机气体的浓度范围较大(0.01%–20%)。并且该薄膜传感器对有机气体具有一定的选择性,例如与甲醇和二甲基甲酰胺气体比较,传感器对四氢呋喃和氯仿比对表现出更高的辨识度。通过颜色卡片可以直接用肉眼分辨传感器对于不同气体表现出不同的色变响应。推导出该色变传感器的颜色响应值(CR)与被检测毒性有机气体浓度(N)之间的定量关系为CR=Cln N+D,(其中C和D是依赖气体类型的常数,N的范围在0.01%–10%之间),这个公式为这种新型的三维石墨烯传感器定量化检测有机气体奠定了理论和实验基础。通过扫描隧道显微镜在分子尺度上揭示了石墨烯/聚丁二炔复合薄膜的色变传感机理。本论文的研究工作丰富了石墨烯功能结构材料的制备领域。使石墨烯功能材料在光学、电学、机械性能等方面得到了提高的同时,发展了其在更多领域的应用。
王燕[7]2016年在《基于锰氧化物纳米结构材料的制备及其电化学与电磁性能研究》文中研究表明本文主要以纳米结构锰氧化物(MnO_2、Mn_3O_4)的合成及其电化学、电磁波吸收及屏蔽性能为研究内容。采用简单的低温水浴法、水热法和模板法成功制备出了不同晶体结构(α-,β-,δ-)的MnO_2、纳米Mn_3O_4/活性炭复合材料、3D分级结构的纳米MnO_2空心微球、MnO_2/石墨烯纳米复合材料及Mn_3O_4/石墨烯纳米复合材料,并采用电化学工作站和矢量网络分析仪测试了合成的纳米结构的锰氧化物的电化学性能以及电磁性能。主要研究内容和结果如下：(1)不同晶型纳米结构MnO_2的制备及其电化学性能研究采用简单的低温水浴(80℃)和水热法,通过控制前驱物浓度及实验工艺参数可控合成了不同晶体结构构型的MnO_2纳米材料,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等方法对对合成的样品进行了晶体结构和微观形貌表征。采用电化学工作站,在6 mol/L的KOH电解液中,对获得的MnO_2纳米材料进行了电化学性能测试。测试结果显示,α-MnO_2纳米棒具有最大的比电容量,β-MnO_2纳米棒的比电容量最小。结果表明,比电容量的大小受晶体的微观结构影响。(2)纳米Mn_3O_4/活性炭复合材料的制备及电化学性能研究采用水热法及后续的热处理工艺成功制备出了含有不同比例活性炭的纳米结构Mn_3O_4/活性炭复合材料。利用XRD、SEM、EDS、BET、Raman等测试表征手段对纳米结构Mn_3O_4/活性炭复合材料的晶体结构、微观形貌、组成成分及比表面积进行了测试分析。采用电化学工作站,在6 mol/L的KOH电解液中,对不同复合比例的纳米Mn_3O_4活性炭复合材料进行了电化学性能测试。测试结果显示,活性炭复合比例为10%时,纳米Mn_3O_4/活性炭复合材料具有最大的比电容量。(3)3D分级结构的纳米MnO_2空心球、MnO_2/石墨烯纳米复合材料的制备及电磁吸波性能研究采用简单的模板法和水热法分别成功制备了3D分级结构的纳米MnO_2空心微球和MnO_2/RGO纳米复合材料。利用XRD、SEM、EDS、TEM、HRTEM、Raman等表征手段对获得的样品进行了晶体结构、微观形貌、组成成分分析。在室温条件下,采用矢量网络分析仪对样品的电磁参数进行了测试分析。采用传输线理论,利用测试得到的电磁参数对样品的电磁波吸收性能进行了计算分析。测试和计算结果表明,3D分级结构的纳米MnO_2空心微球和MnO_2/RGO纳米复合材料分别具有比1D MnO_2纳米带和MnO_2纳米棒优异的电磁波吸收性能。(4) Mn_3O_4/RGO纳米复合材料的制备及电磁波屏蔽性能研究采用简单的一步水热合成的方法成功制备了Mn_3O_4纳米颗粒及Mn_3O_4/RGO纳米复合材料。利用XRD、Raman、TEM、HRTEM等表征手段对获得的样品进行了晶体结构、组成成分及微观形貌分析。在室温条件下,采用矢量网络分析仪对两种样品的电磁参数进行了测试分析。采用谢昆诺夫(Schelkunoff)公式,利用测试得到的电磁参数对样品的电磁波屏蔽性能进行了计算分析。测试和计算结果表明,Mn_3O_4/RGO纳米复合材料的电磁屏蔽性能比Mn_3O_4纳米颗粒的屏蔽性能要高得多,且其性能达到商业应用的需求。
曲兆明, 雷忆三, 王庆国, 闫丽丽, 秦思良[8]2012年在《高效电磁屏蔽复合材料设计及其屏蔽效能测试》文中研究表明为开发出综合性能好的电磁屏蔽复合材料,首先分析了材料对电磁波的屏蔽机理,给出不同材料模型的屏蔽效能计算公式。进而提出了"树脂+镍纤维网+树脂"的分层结构屏蔽复合材料设计模型,估算了屏蔽网络在高频时因感抗电流所带来的屏蔽效能。实验制备了复合材料的测试样品,对其进行屏蔽效能测试的结果表明:基于镍纤维网络屏蔽的复合材料在14kHz～18GHz都具有较高的屏蔽效能,频率为450MHz时达到72dB。设计的材料模型充分利用了材料结构对电磁波的屏蔽机制,对高效屏蔽复合材料的设计具有理论价值和指导意义。
王洪松[9]2012年在《聚醚醚酮基电磁屏蔽复合材料的制备及性能研究》文中认为聚醚醚酮（PEEK）树脂以其优异的综合性能在航空航天、电子信息、交通运输、能源化工等领域得到了广泛的应用。电磁屏蔽材料的需求促进相应科学技术的发展，更引起了科学工作者们的广泛关注，在本论文中尝试将不同的导电填料加入到聚醚醚酮树脂中制备高性能聚合物复合材料。碳纳米管（CNTs）、碳纤维（CF），石墨（Graphene）等碳系材料，因其独特的结构，优异的性能成为制备屏蔽复合材料的理想选择。本论文以聚醚醚酮树脂为基体，以上述碳系材料为功能性填料，围绕聚醚醚酮基电磁屏蔽防护材料的设计、制备和性能表征展开了一系列的研究工作。首先通过熔融共混的方法制备了聚醚醚酮基碳系填料复合材料，并对复合材料的电磁波屏蔽性能、力学性能和热性能等进行了综合的分析和比较。发现不同碳系填料的屏蔽电磁波的波段不尽相同，镀镍石墨（Ni-G）/PEEK复合材料在K波段（18-27GHz）的屏蔽性能与纯PEEK相比提高10dB，镀镍炭纤维（Ni-CF）/PEEK复合材料除K波段内屏蔽性能提高5dB外，在X波段和Ku波段的屏蔽性能也有10dB的提高。聚醚醚酮/导电石墨（D-G）复合材料在频率范围8GHz-18GHz，也即X波段到Ku波段内的屏蔽性能都有显著提高，最高可以达到40dB，可以根据对材料的电磁波段屏蔽性能的具体要求而应用不同的复合材料。CNTs/PEEK复合材料在更宽的频率范围内（8GHz-30GHz）有着更高的屏蔽效能，最高可以达到70dB，并且添加量相对更低，这是由于碳纳米管具有的高比表面积、大长径比、大量悬挂键的存在、电子能级分裂以及层状螺旋结构所造成的。碳纳米管复合材料的屏蔽作用主要依靠材料的吸收损耗，反射损耗很小，特别是8-18GHz频率范围内，碳纳米管对该波长范围内电磁波磁感应强度最为明显，吸收损耗显著。CNTs/PEEK复合材料可以作为一种具有宽频、轻质、高效的新型屏蔽材料应用。然后通过改变碳纳米管处理方式和聚醚醚酮基体的熔融指数对PEEK/CNTs复合材料进行研究：采用分散型CNTs、云母型CNTs和钛白型CNTs可以使CNTs在树脂基体中更好的分散，提高复合材料的力学性能，特别是改善了原CNTs复合材料断裂伸长率明显降低的问题，同时屏蔽性能并没有提升；高熔融指数的聚醚醚酮基复合材料在相同含量下的屏蔽性能有所提高，并且可以改善材料加工过程的流动性，降低生产中的能耗；添加高温润滑剂的方法明显降低了聚合物的加工粘度，提高了加工过程中熔体流动性，进而有利于碳纳米管在低熔融指数聚醚醚酮基体中的分散，添加质量分数0.5%的润滑剂就能对复合材料的流动性产生明显的促进作用，并且复合材料在40MHz-30GHz的频率范围内的屏蔽效能提高5-10dB。可以根据对复合材料性能的具体要求而恰当的选择不同处理方式的碳纳米管、不同熔融指数的聚醚醚酮基体以及是否添加高温润滑剂。通过对复合材料的力学性能、热力学性能等的分析，可以得出聚醚醚酮基碳系填料复合材料具有优良的机械性能、热稳定性能、低密度、低成型收缩等性能，是一类具备优良综合性能的屏蔽复合材料。
胡隽[10]2013年在《改性石墨水泥基电磁屏蔽复合材料的研究》文中指出石墨是少数具有导电性和磁效应的非金属矿物,其来源丰富,价格低廉,化学性质稳定,与水泥相容性好,因此是水泥基电磁屏蔽材料优先选用的导电介质。但普通石墨填充水泥基材料的电磁屏蔽性能不理想,特别是在低频段的电磁屏蔽效果较差。为改善石墨填充水泥基材料的电磁屏蔽效能,必须对普通鳞片石墨进行物理化学改性。本文以鳞片石墨为原料采用氧化插层法制备了可膨胀石墨,分别采用柠檬酸盐溶胶凝胶法和瞬间共烧法对膨胀石墨进行了磁性化改性,制备了镍铁氧体磁性膨胀石墨、钡铁氧体磁性膨胀石墨和氧化铁磁性膨胀石墨；利用XRD、SEM等手段分析表征了改性石墨的物相组成和微观形貌,采用同轴电缆法测试了改性石墨填充水泥基复合材料的电磁屏蔽效能；并探讨了改性工艺、导电介质掺量、介质复掺等因素对水泥基材料力学性能和电磁屏蔽性能的影响。研究结果表明,对鳞片状石墨进行氧化插层处理可制备膨胀石墨,其最大容积膨胀倍数可达245倍；采用瞬间共烧法和柠檬酸溶胶-凝胶法与膨胀石墨共混反应制备出了氧化铁磁性膨胀石墨、镍铁氧体磁性膨胀石墨和钡铁氧体磁性膨胀石墨；对掺加不同石墨水泥基材料的电磁屏蔽效能测试结果表明,掺加15wt%普通鳞片状石墨水泥基材料的电磁屏蔽效能仅有14.5dB；而鳞片石墨进行膨胀化处理后不会进一步改善材料的电磁屏蔽性能；但对膨胀石墨进行磁性化处理后可有效提高材料的电磁屏蔽效能值。其中掺加15wt%氧化铁磁性膨胀石墨和钡铁氧体磁性膨胀石墨水泥基材料的电磁屏蔽效能最大值可达24dB,而钡铁氧体磁性膨胀石墨屏蔽效能稳定且多数频段优于氧化铁磁性膨胀石墨；掺加镍铁氧体磁性膨胀石墨水泥基材料的电磁屏蔽性能最优,当镍铁氧体磁性膨胀石墨掺量为15wt%时,水泥基材料的电磁屏蔽效能最大值可达到26.5dB；镍铁氧体磁性膨胀石墨复掺短切碳纤维能进一步提高水泥基复合材料的电磁屏蔽效能,当碳纤维掺量达到0.9%时,复合材料的最大电磁屏蔽效能为33.5dB。
参考文献：
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[8]. 高效电磁屏蔽复合材料设计及其屏蔽效能测试[J]. 曲兆明, 雷忆三, 王庆国, 闫丽丽, 秦思良. 高电压技术. 2012
[9]. 聚醚醚酮基电磁屏蔽复合材料的制备及性能研究[D]. 王洪松. 吉林大学. 2012
[10]. 改性石墨水泥基电磁屏蔽复合材料的研究[D]. 胡隽. 南昌大学. 2013
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