论文部分内容阅读
随着信息技术和电子技术的快速发展,人们生活中出现了大量的电器设备,各种电器设备在提高人们的工作效率和生活质量的同时,也产生了大量的电磁辐射,给人们的生活带来了不便,对人类的生命健康造成了威胁。因此,对高性能屏蔽材料研究就显得非常重要了。石墨烯拥有独特的结构,超强的导电性能,是很有发展前景的电磁屏蔽材料。同时镍也是一种具有高磁导率物质,可以对电磁波产生很大的吸收损耗,是一种非常有发展潜力的屏蔽材料。本研究主要以碳纤维和植物纤维作为基本骨架原料,通过真空减压抽滤法来制备石墨烯/碳纤维电磁屏蔽纸和化学镀镍植物纤维/碳纤维电磁屏蔽纸,并对导电性能和电磁屏蔽性能进行系统研究,为高性能的电磁屏蔽产品的制备提供一定的理论依据。首先,对碳纤维进行氧化改性处理,使其表面的活性基团数量增多。然后分别对化学镀镍后的植物纤维、碳纤维的混合体系的分散性和石墨烯、植物纤维、碳纤维混合体系的分散性进行了研究。发现混合体系的粘度,随着还原剂二甲基氨硼烷(DMAB)用量的增大,先降低后升高,当还原剂二甲基氨硼烷(DMAB)用量为3g/L时,混合体系的粘度最低,分散性能最好,同时包覆率也较大。同时对石墨烯、植物纤维和碳纤维浆料混合体系分散性的因素进行探究,发现当疏解转数为20000r/min,超声时间为22.5min,加入的CPAM用量为0.5%时,石墨烯、植物纤维和碳纤维浆料的混合体系分散性最好。其次,采用真空抽滤将具有超强导电性的石墨烯材料加入到纸基材料内部,制备出石墨烯/碳纤维纸基屏蔽材料,研究了石墨烯添加量对碳纤维纸基材料的导电性能和屏蔽性能的影响;采用探究得到的最佳实验工艺制备石墨烯/碳纤维纸基材料,采用扫描电镜、抗张强度测试仪、四探针电阻率测试仪和矢量网络分析仪对石墨烯/碳纤维纸基材料进行表面形貌、力学性能、导电性能和电磁屏蔽性能的表征,研究石墨烯添加量对石墨烯纸基材料的影响,发现石墨烯添加量为10wt%时,石墨烯/碳纤维纸的电阻率降低到最小值0.662?·cm,同时,石墨烯/碳纤维纸具有最高的电磁屏蔽效能。此外,使用化学镀的方法在植物纤维表面进行化学镀镍,然后采用真空抽滤制备植物纤维化学镀镍的碳纤维纸基材料,研究了镍的包覆量对纸基材料的力学性能、导电性能和屏蔽性能的影响,并将化学镀镍碳纤维纸基材料和石墨烯/碳纤维纸基材料进行了对比分析研究。综合对比两种碳纤维纸基材料,得到结论:相比于石墨烯/碳纤维纸基材料,化学镀镍的碳纤维纸基材料在力学性能和导电性能方面相差都比较大,但其电磁屏蔽性能却和石墨烯/碳纤维纸基材料无明显差异,相同频率下,相差不超过2dB。综上所述,与化学镀镍碳纤维纸相比较,石墨烯/碳纤维纸更适合应用在电磁屏蔽方面,可以更好地对电磁波进行屏蔽。