本文主要研究内容
作者许亚东（2019）在《聚合物电磁屏蔽复合材料的结构设计与性能研究》一文中研究指出：近年来,随着电磁波辐射污染问题日益凸显,为当前迅猛发展的新一代智能电子设备如便携式电子设备、智能可穿戴设备,提供安全可靠的电磁防护变得日益迫切,寻求柔性、轻质、高效的新型电磁屏蔽材料已成为电子信息领域最为紧迫的需求之一。导电聚合物复合材料（CPCs）作为聚合物功能化应用的重要方向,因其轻质、低成本、选择范围广、易于加工等优势,灵活的导电网络设计与宽广的电磁功能可调控性,在航空航天、电子信息,特别是电磁防护领域得到迅速发展。基于Schelkunoff电磁波界面传导理论,优异的导电性能与完善的导电网络结构是CPCs电磁屏蔽复合材料获得高屏蔽效能的先决条件,有效的多重界面反射吸收以及材料自身介电损耗与磁滞损耗特性是实现CPCs电磁屏蔽复合材料电磁屏蔽性能调控的重要因素。因此,对CPCs电磁屏蔽复合材料进行导电网络结构设计已成为实现其高性能化的重要途径;而对CPCs电磁屏蔽复合材料的屏蔽网络进行磁性能掺杂以赋予其可控的电磁屏蔽性能也成为最新的研究热点。本论文中我们主要针对电磁屏蔽复合材料的结构设计以及多功能填料协同使用做了一些研究,主要内容可以分为以下五个部分:（1）采用化学沉积法制备了超高分子量聚乙烯/镍（UHMWPE/Ni）复合粒子,通过模具热压工艺制备了具有隔离结构的UHMWPE/Ni复合材料。通过隔离结构的构筑实现了复合材料的低逾渗值（1.015 vol%）,电磁屏蔽效能（EMI SE）达到了55 dB;进而通过还原氧化石墨烯（rGO）进行UHMWPE粒子表面改性,提高其表面活性,改善沉积镍层的质量,所制备的超高分子量聚乙烯/还原氧化石墨烯/镍（UHMWPE/rGO/Ni）复合材料在镍含量为2.58 vol%时,EMI SE提升至87 dB。（2）采用化学沉积法快速制备了一种具有三明治结构的柔性高导电尼龙滤膜/镍（NPM/Ni）电磁屏蔽复合薄膜。NPM多孔表面拥有较大的比表面积,与金属层形成的互穿网络提高了金属层与基体之间的结合力。高导电性的镍层均匀的沉积在基体NPM的上表面和下表面,三者构成典型的三明治夹层结构,提供多界面来反射,散射和吸收电磁波。所得到的NPM/Ni复合薄膜在厚度为100μm时,EMI SE达到了77 dB。此外,NPM/Ni复合薄膜呈现出优良的电磁屏蔽性能稳定性,在反复机械变形下,经过300次弯曲循环后保持率达到了85%。我们的工作提供了一种快速制造可靠金属-聚合物电磁屏蔽复合薄膜的有效方法。（3）首先,制备了具有优异空间维度结构和高电导率的四针状氧化锌晶须/银（T-ZnO/Ag）纳米粒子作为导电填料,通过调整填料在水性聚氨酯（WPU）基体中的分布形式,实现了具有不同特性电磁屏蔽复合薄膜的制备。采用刮涂法所制备的T-ZnO/Ag/WPU复合膜具有均匀分散结构,表现出优异的柔性,和稳定的电磁屏蔽性能。在厚度仅为0.02 mm时,EMI SE达到了42 dB,在经历1000次折叠形变之后,EMI SE保持率达到了92%。采用模具浇注法制备的复合薄膜具有沉积层结构,致密的沉积层赋予了薄膜超高的电磁屏蔽性能,在厚度为0.25 mm时,其EMI SE达到了87 dB。同时,T-ZnO/Ag/WPU复合体系在可打印电路中显示出巨大的应用潜力。具有良好电磁屏蔽性能的超薄柔性T-ZnO/Ag/WPU复合薄膜在下一代柔性电子产品,特别是便携式和可穿戴电子设备方面具有广阔的应用前景。（4）利用还原氧化石墨烯负载四氧化三铁（rGO@Fe3O4）磁性纳米粒子与具有空间维度优势的T-ZnO/Ag导电粒子在WPU基体中共同构建新型屏蔽网络,利用两种功能粒子的密度差异在WPU水溶液中通过沉降作用自发形成具有梯度结构分布的非均匀屏蔽网络,通过引入梯度分布的rGO@Fe3O4弱导电高导磁“吸收屏蔽层”与聚集分布的T-ZnO/Ag高导电“反射屏蔽层”,极大降低了电磁波在材料表面的反射程度,并使其经历了独特的“吸收-反射-再吸收”过程,使材料在获得高屏蔽效能的同时实现了电磁波反射率的显著降低。由此所制备的柔性WPU电磁屏蔽薄膜在极低填料用量下即可在X波段获得高达87.2dB的超高效屏蔽效能,同时电磁波反射率（R）可显著降低至0.39（即仅有39%的电磁波能量被反射）,从而为低反射特征高效电磁屏蔽材料的研究提供了新的方向。（5）为进一步降低屏蔽材料的反射率至0.1以下,真正实现以电磁波吸收机制为主导的低反射特征高效电磁屏蔽材料的制备,提出将具有显著吸波优势的取向泡孔结构设计与层状屏蔽网络相结合,制备具有梯度结构的层状高效电磁屏蔽复合泡沫。分别以rGO@Fe3O4和CNT为填料,WPU为基体,采用梯度冷冻-真空冷冻干燥的方法制备了具有垂直取向泡孔结构的复合泡沫,采用模具浇注法,制备了以T-ZnO@Ag纳米粒子为填料的沉积层结构复合薄膜。利用泡孔结构多界面电磁波反射吸收机制以及磁滞损耗、介电损耗机制的共同作用进一步限制入射电磁波的逸出几率,最终实现超高屏蔽性能下极低的电磁波反射特性。最终所制备的复合泡沫在8.2-18 GHz范围内,平均EMI SE达到了90 dB以上,平均R值低至0.02,意味着仅有2%的电磁波被反射。结果证明,该电磁屏蔽复合泡沫实现了吸波材料特性与高屏蔽特性的统一。
Abstract
jin nian lai ,sui zhao dian ci bo fu she wu ran wen ti ri yi tu xian ,wei dang qian xun meng fa zhan de xin yi dai zhi neng dian zi she bei ru bian xie shi dian zi she bei 、zhi neng ke chuan dai she bei ,di gong an quan ke kao de dian ci fang hu bian de ri yi pai qie ,xun qiu rou xing 、qing zhi 、gao xiao de xin xing dian ci bing bi cai liao yi cheng wei dian zi xin xi ling yu zui wei jin pai de xu qiu zhi yi 。dao dian ju ge wu fu ge cai liao （CPCs）zuo wei ju ge wu gong neng hua ying yong de chong yao fang xiang ,yin ji qing zhi 、di cheng ben 、shua ze fan wei an 、yi yu jia gong deng you shi ,ling huo de dao dian wang lao she ji yu kuan an de dian ci gong neng ke diao kong xing ,zai hang kong hang tian 、dian zi xin xi ,te bie shi dian ci fang hu ling yu de dao xun su fa zhan 。ji yu Schelkunoffdian ci bo jie mian chuan dao li lun ,you yi de dao dian xing neng yu wan shan de dao dian wang lao jie gou shi CPCsdian ci bing bi fu ge cai liao huo de gao bing bi xiao neng de xian jue tiao jian ,you xiao de duo chong jie mian fan she xi shou yi ji cai liao zi shen jie dian sun hao yu ci zhi sun hao te xing shi shi xian CPCsdian ci bing bi fu ge cai liao dian ci bing bi xing neng diao kong de chong yao yin su 。yin ci ,dui CPCsdian ci bing bi fu ge cai liao jin hang dao dian wang lao jie gou she ji yi cheng wei shi xian ji gao xing neng hua de chong yao tu jing ;er dui CPCsdian ci bing bi fu ge cai liao de bing bi wang lao jin hang ci xing neng can za yi fu yu ji ke kong de dian ci bing bi xing neng ye cheng wei zui xin de yan jiu re dian 。ben lun wen zhong wo men zhu yao zhen dui dian ci bing bi fu ge cai liao de jie gou she ji yi ji duo gong neng tian liao xie tong shi yong zuo le yi xie yan jiu ,zhu yao nei rong ke yi fen wei yi xia wu ge bu fen :（1）cai yong hua xue chen ji fa zhi bei le chao gao fen zi liang ju yi xi /nie （UHMWPE/Ni）fu ge li zi ,tong guo mo ju re ya gong yi zhi bei le ju you ge li jie gou de UHMWPE/Nifu ge cai liao 。tong guo ge li jie gou de gou zhu shi xian le fu ge cai liao de di yu shen zhi （1.015 vol%）,dian ci bing bi xiao neng （EMI SE）da dao le 55 dB;jin er tong guo hai yuan yang hua dan mo xi （rGO）jin hang UHMWPEli zi biao mian gai xing ,di gao ji biao mian huo xing ,gai shan chen ji nie ceng de zhi liang ,suo zhi bei de chao gao fen zi liang ju yi xi /hai yuan yang hua dan mo xi /nie （UHMWPE/rGO/Ni）fu ge cai liao zai nie han liang wei 2.58 vol%shi ,EMI SEdi sheng zhi 87 dB。（2）cai yong hua xue chen ji fa kuai su zhi bei le yi chong ju you san ming zhi jie gou de rou xing gao dao dian ni long lv mo /nie （NPM/Ni）dian ci bing bi fu ge bao mo 。NPMduo kong biao mian yong you jiao da de bi biao mian ji ,yu jin shu ceng xing cheng de hu chuan wang lao di gao le jin shu ceng yu ji ti zhi jian de jie ge li 。gao dao dian xing de nie ceng jun yun de chen ji zai ji ti NPMde shang biao mian he xia biao mian ,san zhe gou cheng dian xing de san ming zhi ga ceng jie gou ,di gong duo jie mian lai fan she ,san she he xi shou dian ci bo 。suo de dao de NPM/Nifu ge bao mo zai hou du wei 100μmshi ,EMI SEda dao le 77 dB。ci wai ,NPM/Nifu ge bao mo cheng xian chu you liang de dian ci bing bi xing neng wen ding xing ,zai fan fu ji xie bian xing xia ,jing guo 300ci wan qu xun huan hou bao chi lv da dao le 85%。wo men de gong zuo di gong le yi chong kuai su zhi zao ke kao jin shu -ju ge wu dian ci bing bi fu ge bao mo de you xiao fang fa 。（3）shou xian ,zhi bei le ju you you yi kong jian wei du jie gou he gao dian dao lv de si zhen zhuang yang hua xin jing xu /yin （T-ZnO/Ag）na mi li zi zuo wei dao dian tian liao ,tong guo diao zheng tian liao zai shui xing ju an zhi （WPU）ji ti zhong de fen bu xing shi ,shi xian le ju you bu tong te xing dian ci bing bi fu ge bao mo de zhi bei 。cai yong gua tu fa suo zhi bei de T-ZnO/Ag/WPUfu ge mo ju you jun yun fen san jie gou ,biao xian chu you yi de rou xing ,he wen ding de dian ci bing bi xing neng 。zai hou du jin wei 0.02 mmshi ,EMI SEda dao le 42 dB,zai jing li 1000ci she die xing bian zhi hou ,EMI SEbao chi lv da dao le 92%。cai yong mo ju jiao zhu fa zhi bei de fu ge bao mo ju you chen ji ceng jie gou ,zhi mi de chen ji ceng fu yu le bao mo chao gao de dian ci bing bi xing neng ,zai hou du wei 0.25 mmshi ,ji EMI SEda dao le 87 dB。tong shi ,T-ZnO/Ag/WPUfu ge ti ji zai ke da yin dian lu zhong xian shi chu ju da de ying yong qian li 。ju you liang hao dian ci bing bi xing neng de chao bao rou xing T-ZnO/Ag/WPUfu ge bao mo zai xia yi dai rou xing dian zi chan pin ,te bie shi bian xie shi he ke chuan dai dian zi she bei fang mian ju you an kuo de ying yong qian jing 。（4）li yong hai yuan yang hua dan mo xi fu zai si yang hua san tie （rGO@Fe3O4）ci xing na mi li zi yu ju you kong jian wei du you shi de T-ZnO/Agdao dian li zi zai WPUji ti zhong gong tong gou jian xin xing bing bi wang lao ,li yong liang chong gong neng li zi de mi du cha yi zai WPUshui rong ye zhong tong guo chen jiang zuo yong zi fa xing cheng ju you ti du jie gou fen bu de fei jun yun bing bi wang lao ,tong guo yin ru ti du fen bu de rGO@Fe3O4ruo dao dian gao dao ci “xi shou bing bi ceng ”yu ju ji fen bu de T-ZnO/Aggao dao dian “fan she bing bi ceng ”,ji da jiang di le dian ci bo zai cai liao biao mian de fan she cheng du ,bing shi ji jing li le du te de “xi shou -fan she -zai xi shou ”guo cheng ,shi cai liao zai huo de gao bing bi xiao neng de tong shi shi xian le dian ci bo fan she lv de xian zhe jiang di 。you ci suo zhi bei de rou xing WPUdian ci bing bi bao mo zai ji di tian liao yong liang xia ji ke zai Xbo duan huo de gao da 87.2dBde chao gao xiao bing bi xiao neng ,tong shi dian ci bo fan she lv （R）ke xian zhe jiang di zhi 0.39（ji jin you 39%de dian ci bo neng liang bei fan she ）,cong er wei di fan she te zheng gao xiao dian ci bing bi cai liao de yan jiu di gong le xin de fang xiang 。（5）wei jin yi bu jiang di bing bi cai liao de fan she lv zhi 0.1yi xia ,zhen zheng shi xian yi dian ci bo xi shou ji zhi wei zhu dao de di fan she te zheng gao xiao dian ci bing bi cai liao de zhi bei ,di chu jiang ju you xian zhe xi bo you shi de qu xiang pao kong jie gou she ji yu ceng zhuang bing bi wang lao xiang jie ge ,zhi bei ju you ti du jie gou de ceng zhuang gao xiao dian ci bing bi fu ge pao mo 。fen bie yi rGO@Fe3O4he CNTwei tian liao ,WPUwei ji ti ,cai yong ti du leng dong -zhen kong leng dong gan zao de fang fa zhi bei le ju you chui zhi qu xiang pao kong jie gou de fu ge pao mo ,cai yong mo ju jiao zhu fa ,zhi bei le yi T-ZnO@Agna mi li zi wei tian liao de chen ji ceng jie gou fu ge bao mo 。li yong pao kong jie gou duo jie mian dian ci bo fan she xi shou ji zhi yi ji ci zhi sun hao 、jie dian sun hao ji zhi de gong tong zuo yong jin yi bu xian zhi ru she dian ci bo de yi chu ji lv ,zui zhong shi xian chao gao bing bi xing neng xia ji di de dian ci bo fan she te xing 。zui zhong suo zhi bei de fu ge pao mo zai 8.2-18 GHzfan wei nei ,ping jun EMI SEda dao le 90 dByi shang ,ping jun Rzhi di zhi 0.02,yi wei zhao jin you 2%de dian ci bo bei fan she 。jie guo zheng ming ,gai dian ci bing bi fu ge pao mo shi xian le xi bo cai liao te xing yu gao bing bi te xing de tong yi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中北大学的许亚东，发表于刊物中北大学2019-07-04论文，是一篇关于隔离结构论文,三明治结构论文,梯度结构论文,垂直取向泡孔结构论文,电磁屏蔽复合材料论文,中北大学2019-07-04论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中北大学2019-07-04论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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