柔性PVDF基聚合物的电磁屏蔽与微孔发泡性能研究
发布时间：2021-08-29 12:50
随着智能通信设备的迅速增加,电磁波污染已经成为不可忽视的重大污染之一,高性能电磁屏蔽材料的研究与应用引起了学术与工程界的极大关注。相比于传统的金属基电磁屏蔽材料,导电聚合物材料具有柔性、轻质、耐腐蚀以及加工成本低等优点,成为了近年来电磁屏蔽领域的研究热点之一。然而导电聚合物材料的电导率要远低于金属材料的电导率,因此,如何在实现高效的电磁屏蔽性能的同时,尽可能降低导电聚合物材料的密度和厚度,提高材料的电磁波吸收损耗占比成为了聚合物基电磁屏蔽材料的关键研究问题。本文主要研究了碳纳米管（CNTs）和金属镍（Ni）对聚偏氟乙烯（PVDF）材料导电和电磁屏蔽性能的影响,探讨了PVDF基复合材料超临界CO2的发泡性能,揭示了泡孔结构对PVDF基复合材料的导电和电磁屏蔽性能的影响机理,其主要研究内容如下:1、采用溶剂热法原位合成了新型链状碳纳米管包覆镍（Ni@CNTs）磁性粉末,然后通过溶液混合和热压成型的方法制备了柔性的PVDF/CNTs/Ni@CNTs复合材料。研究了碳纳米管（CNTs）和Ni@CNTs对PVDF/CNTs/Ni@CNTs柔性复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能的影响程度。通过调节C...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MXene材料的电磁屏蔽机理示意图[35]
第1章绪论71.1mm)在X频段的电磁屏蔽效能分别为32.7dB，35.6dB。这主要归因于石墨烯纳米片具有独特的二维片状结构，与碳纳米管的一维管状结构相比，二维片状结构的大比表面积有利于增加电磁波的内部多重反射损耗，从而提高复合材料的电磁屏蔽性能。1.2.4基体结构增强聚合物基电磁屏蔽性能为了提高导电聚合物复合材料的电磁屏蔽性能，除了开发新型纳米粒子外，科研工作者也在不断尝试设计导电聚合物的微观结构，使电磁屏蔽复合材料满足更多场合的应用需求。其中，广泛研究的微观结构有泡孔结构、多层结构以及隔离网络结构。1、泡孔结构随着航空航天、汽车工业以及无线通讯技术的迅速发展，电磁屏蔽复合材料不仅要具有高屏蔽效能，还要具有质轻的特点。发泡技术被认为是有效解决该问题的方法，因为泡孔结构不仅可以有效降低导电聚合物的密度，而且可以改变导电填料在聚合物中的分布，使导电填料由随机分布变成沿泡孔壁有序分布，提高导电聚合物复合材料的导电性能。此外，由于泡孔中气体的存在，可以提高复合材料表面的阻抗匹配性，使更多的电磁波进入复合材料；而且泡孔结构的存在使电磁波在泡孔壁上的发生多重反射损耗，提高复合材料的电磁波损耗能力，如图1.2所示。因此，泡孔结构是吸收主导型电磁屏蔽复合材料的研究热点。图1.2多孔结构复合材料电磁屏蔽机理示意图[53]超临界流体发泡技术由于采用绿色环保的物理发泡剂以及可大规模生产的特点而成为当前微孔发泡技术的主流研究方向之一。Ameli等人[54]采用注塑发泡成型技术
第1章绪论10触并形成导电通路，从而使导电聚合物复合材料的渗滤阈值下降，也就是说在相同含量导电填料的聚合物中，隔离结构的导电聚合物复合材料的电导率要高于随机分布的导电聚合物复合材料。而复合材料的电导率的提高又可以改善复合材料的电磁屏蔽性能，同时，由于隔离结构中的导电通路与聚合物基体形成阻抗不匹配界面，增加了复合材料的多重损耗能力，从而提高复合材料的电磁屏蔽性能[70]。Wang等人[71]通过机械混合和热压成型的方式制备了具有隔离结构的PVDF/MWCNT纳米复合材料，MWCNT含量为7wt%的PVDF复合材料的电导率为0.06S/cm，并且在X频段的电磁屏蔽效能可达30.89dB。Sharif等人[72]通过乳液聚合的方法制备了具有隔离结构的PMMA/RGO纳米复合材料，该复合材料的渗滤阈值为0.3vol%，并且含有2.6vol%rGO的PMMA复合材料的电磁屏蔽效能可达63.2dB，厚度为2.9mm。Ren等人[73]将PLA颗粒与MWCNT粉末通过简单的高速共混再注塑成型的方式制备了隔离结构的PLA/CNT复合材料。含有3wt%CNTs的PLLA/CNTs复合材料的电导率为6.42S/m，并且在X频段的电磁屏蔽效能为31.02dB。图1.3隔离结构导电聚合物中导电粒子的分布图[70]1.3本文的主要研究内容本文以PVDF为聚合物基体，多壁碳纳米管为导电纳米填料，通过溶液混合法制备PVDF基导电聚合物复合材料，并通过对聚合物结晶的与结构调控改善PVDF基导
【参考文献】：
博士论文
[1]聚合物电磁屏蔽复合材料的结构设计与性能研究[D]. 许亚东.中北大学 2019
[2]PVDF基复合材料的微观结构设计与电磁屏蔽性能研究[D]. 王慧.中国科学技术大学 2018
本文编号：3370689
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MXene材料的电磁屏蔽机理示意图[35]
第1章绪论71.1mm)在X频段的电磁屏蔽效能分别为32.7dB，35.6dB。这主要归因于石墨烯纳米片具有独特的二维片状结构，与碳纳米管的一维管状结构相比，二维片状结构的大比表面积有利于增加电磁波的内部多重反射损耗，从而提高复合材料的电磁屏蔽性能。1.2.4基体结构增强聚合物基电磁屏蔽性能为了提高导电聚合物复合材料的电磁屏蔽性能，除了开发新型纳米粒子外，科研工作者也在不断尝试设计导电聚合物的微观结构，使电磁屏蔽复合材料满足更多场合的应用需求。其中，广泛研究的微观结构有泡孔结构、多层结构以及隔离网络结构。1、泡孔结构随着航空航天、汽车工业以及无线通讯技术的迅速发展，电磁屏蔽复合材料不仅要具有高屏蔽效能，还要具有质轻的特点。发泡技术被认为是有效解决该问题的方法，因为泡孔结构不仅可以有效降低导电聚合物的密度，而且可以改变导电填料在聚合物中的分布，使导电填料由随机分布变成沿泡孔壁有序分布，提高导电聚合物复合材料的导电性能。此外，由于泡孔中气体的存在，可以提高复合材料表面的阻抗匹配性，使更多的电磁波进入复合材料；而且泡孔结构的存在使电磁波在泡孔壁上的发生多重反射损耗，提高复合材料的电磁波损耗能力，如图1.2所示。因此，泡孔结构是吸收主导型电磁屏蔽复合材料的研究热点。图1.2多孔结构复合材料电磁屏蔽机理示意图[53]超临界流体发泡技术由于采用绿色环保的物理发泡剂以及可大规模生产的特点而成为当前微孔发泡技术的主流研究方向之一。Ameli等人[54]采用注塑发泡成型技术
第1章绪论10触并形成导电通路，从而使导电聚合物复合材料的渗滤阈值下降，也就是说在相同含量导电填料的聚合物中，隔离结构的导电聚合物复合材料的电导率要高于随机分布的导电聚合物复合材料。而复合材料的电导率的提高又可以改善复合材料的电磁屏蔽性能，同时，由于隔离结构中的导电通路与聚合物基体形成阻抗不匹配界面，增加了复合材料的多重损耗能力，从而提高复合材料的电磁屏蔽性能[70]。Wang等人[71]通过机械混合和热压成型的方式制备了具有隔离结构的PVDF/MWCNT纳米复合材料，MWCNT含量为7wt%的PVDF复合材料的电导率为0.06S/cm，并且在X频段的电磁屏蔽效能可达30.89dB。Sharif等人[72]通过乳液聚合的方法制备了具有隔离结构的PMMA/RGO纳米复合材料，该复合材料的渗滤阈值为0.3vol%，并且含有2.6vol%rGO的PMMA复合材料的电磁屏蔽效能可达63.2dB，厚度为2.9mm。Ren等人[73]将PLA颗粒与MWCNT粉末通过简单的高速共混再注塑成型的方式制备了隔离结构的PLA/CNT复合材料。含有3wt%CNTs的PLLA/CNTs复合材料的电导率为6.42S/m，并且在X频段的电磁屏蔽效能为31.02dB。图1.3隔离结构导电聚合物中导电粒子的分布图[70]1.3本文的主要研究内容本文以PVDF为聚合物基体，多壁碳纳米管为导电纳米填料，通过溶液混合法制备PVDF基导电聚合物复合材料，并通过对聚合物结晶的与结构调控改善PVDF基导
【参考文献】：
博士论文
[1]聚合物电磁屏蔽复合材料的结构设计与性能研究[D]. 许亚东.中北大学 2019
[2]PVDF基复合材料的微观结构设计与电磁屏蔽性能研究[D]. 王慧.中国科学技术大学 2018
本文编号：3370689
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