【摘 要】
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近年来,电磁污染对人体健康和精密电子系统的影响日益加重。屏蔽材料是解决此问题的关键措施之一,另外,可穿戴设备对柔性电磁屏蔽膜也有明确的需求,针对此类薄膜的制备工艺与结构、力学性能、电磁屏蔽之间的关联仍有许多空白。基于此,本文以低成本、结构可调以及耐腐蚀性优秀的导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩),PEDOT为研究对象,构筑了一系列柔性电磁屏蔽薄膜,研究内容和结果如下:(1)首先,研究了纯PEDOT
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近年来,电磁污染对人体健康和精密电子系统的影响日益加重。屏蔽材料是解决此问题的关键措施之一,另外,可穿戴设备对柔性电磁屏蔽膜也有明确的需求,针对此类薄膜的制备工艺与结构、力学性能、电磁屏蔽之间的关联仍有许多空白。基于此,本文以低成本、结构可调以及耐腐蚀性优秀的导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩),PEDOT为研究对象,构筑了一系列柔性电磁屏蔽薄膜,研究内容和结果如下:(1)首先,研究了纯PEDOT薄膜材料的电磁屏蔽性能。通过简单的自组装胶束模板法合成了PEDOT聚合物,随后真空抽滤得到不同厚度的柔性PEDOT薄膜。在薄膜厚度为0.06 mm时,电磁屏蔽性能达到了40 d B,排除厚度与质量的影响后,其电磁屏蔽效能SSE/t值达到5667.7d B cm~2 g-1。(2)随后,为了减小薄膜材料的厚度,使之获得更好的性能,选用聚乙烯二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)作为PEDOT的来源,通过混合后蒸发成膜的方式制备了聚乙烯醇(PVA)/PEDOT:PSS/银纳米线(Ag NWs)复合薄膜。PVA的包覆可以隔绝Ag NWs和空气,保护其不被氧化。当添加的Ag NWs质量为1.2 mg时,薄膜的电磁屏蔽效能在X波段均超过30 d B,SSE/t值上升至8185.6 d B cm~2 g-1,且具有57.05 MPa的拉伸强度和33%的断裂拉伸率。(3)最后,为进一步提高电磁屏蔽薄膜的SSE/t值,选择还原氧化石墨烯(r GO)与PEDOT:PSS复合制备薄膜。我们发现在r GO与PEDOT:PSS的质量比为3:1时,其密度为3.16 g/cm-3,小于MXene薄膜的4 g/cm-3,其对应的电磁屏蔽效能为49.67 d B,另外,SSE/t值在8.2 GHz时高达21655 d B cm~2 g-1,远优于当前报道的电磁屏蔽材料。综上,本文基于宏观组分控制与结构设计等方法,构筑了一系列PEDOT及其复合薄膜,研究了不同复合情况下薄膜的电磁屏蔽性能,优化了薄膜的屏蔽效能并降低了薄膜密度,获得了自支撑、高效的柔性电磁屏蔽薄膜材料,为可穿戴电磁屏蔽材料的发展指明了研究方向。
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