【摘 要】
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随着新能源汽车、5G通讯以及可穿戴设备的发展,电磁波辐射对人类健康和日常生活的影响越来越不可忽视。将电磁屏蔽材料覆盖在电子产品的表面一方面可以防止对环境产生电磁辐射;另一方面也可以避免不同的电子产品之间互相造成电磁干扰,从而保障信号的稳定传输实现电磁兼容。因此电磁屏蔽材料在民和军用领域都有广泛的应用前景。铜材料具有电导和热导率高、成本相对低廉的优点,在电磁屏蔽材料领域应用广泛。但是随着电子产品的发
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随着新能源汽车、5G通讯以及可穿戴设备的发展,电磁波辐射对人类健康和日常生活的影响越来越不可忽视。将电磁屏蔽材料覆盖在电子产品的表面一方面可以防止对环境产生电磁辐射;另一方面也可以避免不同的电子产品之间互相造成电磁干扰,从而保障信号的稳定传输实现电磁兼容。因此电磁屏蔽材料在民和军用领域都有广泛的应用前景。铜材料具有电导和热导率高、成本相对低廉的优点,在电磁屏蔽材料领域应用广泛。但是随着电子产品的发展与更新换代,大尺寸的块状或者片状铜材料已经不能满足日益增长的需求,电磁屏蔽薄膜材料的研究越来越引起研究人员的重视。另外一方面,由于电磁屏蔽材料应用领域很宽,基底复杂,因此材料的表面功能化处理对电磁屏蔽材料的研究具有重要意义。化学镀工艺作为一种材料表面金属化的技术手段,具有低成本、操作简单、适用基材范围大等优点,故在电磁屏蔽材料领域备受青睐。本论文通过化学镀法获得了厚度均匀、组织致密的铜薄膜,其耐腐蚀性和导热性能可与紫铜相媲美。采用水热法获得了二维铜纳米片并在其表面进行了化学镀银修饰,获得了铜/银核壳纳米片结构,既可以有效降低铜粉的氧化,同时解决了银易迁移和成本高等问题。将制备的铜/银核壳纳米片作为导电填料制备了电磁屏蔽导电浆料系统研究了复合薄膜的形貌、电学稳定性与电磁屏蔽性能之间的有机关联。主要研究结果如下:(1)采用化学镀法在20钢基底表面制备了铜薄膜,系统研究了铜盐、双络合剂以及还原剂浓度和反应温度等参数对化学镀铜薄膜可控生长的影响。实验结果表明,在最佳工艺配方下沉积铜薄膜的速率可高达11.74μm/h,此时薄膜表面平整光滑,无孔洞且致密性高,平均厚度为29μm,铜/钢复合结构的耐腐蚀性与紫铜相当,热导率与20钢相比提高了40.4%。(2)利用水热法在水热溶液加入不同浓度的碘溶液制备出二维铜纳米片,研究碘浓度对其形貌结构的影响。再通过化学镀法在铜表面沉积一层银薄膜,分别从Cu/Ag NO3和GLC/Ag NO3摩尔比以及反应温度等探究了对铜纳米片包覆效果的影响。实验结果表明,碘为形状改进剂,可以诱导铜沿(111)面生长,在碘浓度为3 mg/m L下铜纳米片呈现三角形和六边形结构。对其进行化学镀沉积包覆,在最佳工艺下沉积的银薄膜由尺寸均一、分布均匀的银颗粒组成,薄膜表面无孔洞且致密性高。对包覆前后的铜纳米片自然存放两个月以及进行热重分析发现,包覆后的铜纳米片抗氧化性能得到显著提高,且电导率高达8.950×10~6 S/m,相比于铜纳米片提高了约5.8倍。(3)研究导电浆料制备及固化成膜过程中成膜方式、填料重量比、乳液种类以及薄膜厚度等因素对导电薄膜内部填料形成导电网络的影响。实验结果表明,在最佳工艺下以铜/银核壳纳米片为填料制备的薄膜内部形成了完整的导电网络,其电导率高达7.937×10~4 S/m,热导率为1.81 W/(m·K)。在不同条件下,薄膜有很好的电学稳定性。薄膜平均总电磁屏蔽性能(EMI SET)可达50.3 d B,是铜纳米片为填料的薄膜平均EMI SET(31.6dB)的约1.6倍。
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