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文檔簡介
1、隨著電磁屏蔽材料在實際應(yīng)用中,輕質(zhì)高效等要求標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升。相對于金屬基電磁屏蔽材料而言,聚合物基石墨烯復(fù)合材料在電磁屏蔽領(lǐng)域有許多優(yōu)點,例如密度小、耐腐蝕性好、易于加工成型、柔韌性好以及可控可調(diào)的電磁屏蔽性能等。由于石墨烯具有高電導(dǎo)率和特殊的二維層狀納米結(jié)構(gòu),相互搭接易形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域,石墨烯及其改性衍生物,是性能優(yōu)異的電磁屏蔽功能化填料。
針對金屬基電磁屏蔽材料密度大和難以加工成型等缺點,本
2、文以不同層數(shù)的石墨烯和摻雜改性石墨烯為電磁屏蔽功能化填料,以輕質(zhì)的聚合物材料為基體,制備并探究了聚合物基石墨烯復(fù)合材料在超高頻(1-12 GHz)電磁屏蔽方面的應(yīng)用。不同層數(shù)的石墨烯在聚合物基體中形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是聚合物基復(fù)合材料具備電磁屏蔽性能的重要條件。通過不同的合成方法有效調(diào)控不同層數(shù)石墨烯功能化填料在聚合物基體中的均勻分散以及形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以達(dá)到預(yù)定的電磁屏蔽性能。通過對所得復(fù)合材料的導(dǎo)電性能、形貌結(jié)構(gòu)和電磁屏蔽
3、性能及熱性能進(jìn)行分析,探索聚合物基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特征和電磁屏蔽性能之間的聯(lián)系及其規(guī)律,探究不同層數(shù)石墨烯對聚合物基復(fù)合材料電磁屏蔽性能的影響,以及該類復(fù)合材料的簡便有效的制備方法。本文的研究內(nèi)容具體如下:
(1)采用原位化學(xué)還原方法,以水性聚氨酯(WPU)為聚合物基體,以二乙烯三胺(DETA)為還原劑和氮摻雜劑,在水相體系中對氧化石墨烯(GO)進(jìn)行原位化學(xué)還原,成功制備了氮摻雜石墨烯/水性聚氨酯(NRGO/WPU)復(fù)合材料。研
4、究結(jié)果表明:DETA對GO實現(xiàn)了同步的化學(xué)還原和氮摻雜功能化;NRGO在WPU基體中分布均勻,并形成了連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);隨著NRGO含量的增加,復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和電磁屏蔽性能有明顯增強;當(dāng)NRGO含量達(dá)到12 wt%時,復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)到0.08 S/cm,同時對應(yīng)的電磁屏蔽性能達(dá)到28.3 dB。此外,NRGO/WPU復(fù)合材料具有良好的熱穩(wěn)定性能。
(2)采用水蒸汽誘導(dǎo)相分離(WVIPS)方法,以聚偏氟乙烯(PVDF)為聚
5、合物基體,以少層石墨烯(FGS)為電磁屏蔽功能化填料,成功制備了少層石墨烯/聚偏氟乙烯(FGS/PVDF)復(fù)合材料。研究結(jié)果表明:利用WVIPS方法實現(xiàn)了FGS在PVDF基體中的均勻分布以及形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);隨著FGS含量的增加,復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和電磁屏蔽性能有明顯增強。當(dāng)FGS含量達(dá)到15 wt%時,復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)到1.68 S/cm,同時對應(yīng)的電磁屏蔽性能(10 GHz)達(dá)到45.6 dB。FGS/PVDF復(fù)合材料具有良好的
6、熱穩(wěn)定性能。此外,WVIPS技術(shù)是一種簡便、新穎、有效的制備FGS/PVDF復(fù)合材料的方法,也可用于FGS與其他聚合物基體復(fù)合材料的制備。
(3)采用原位本體聚合方法,以有機硅橡膠(PDMS)為柔性聚合物基體,以工業(yè)級多層石墨烯(MGS)為電磁屏蔽功能化填料,成功制備了多層石墨烯/有機硅橡膠(MGS/PDMS)柔性復(fù)合材料。研究結(jié)果表明:MGS/PDMS復(fù)合材料具有良好的柔韌性;MGS在PDMS基體中具有良好的均勻分散性,并且
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