外加场诱导硫化导电复合材料的研究

发布时间：2017-07-02 17:20

  本文关键词：外加场诱导硫化导电复合材料的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代科技的快速发展,电磁干扰对人们生活和工作的影响日益增强,电磁屏蔽材料也受到了更加广泛的关注。导电复合材料作为一种优良的电磁屏蔽材料,广泛应用于电子、通信和建筑等领域。由于人们对屏蔽材料的要求越来越高,其发展趋于智能化和高效化。而结构有序化作为一种提高屏蔽材料智能化的有效途径,成为了导电复合材料研究的重要方向。本课题在传统导电硅橡胶制备工艺的基础上,建立了两种不同外加场的诱导硫化实验平台,并引入了外加场诱导硫化工艺。在导电硅橡胶硫化时,通过外加场诱导,可使镍包碳纤维粉、镍包石墨粉、镍包铝粉和羰基镍粉在导电硅橡胶中有序排列。从而达到屏蔽材料结构有序化的初衷。通过对外加场诱导硫化导电硅橡胶的电学性能和力学性能的评价,本研究分析了外加场诱导对导电硅橡胶中导电颗粒的作用机理。在磁场诱导硫化导电硅橡胶的实验中,建立了单、双磁铁无加热型磁场诱导硫化实验平台和加热型磁场诱导硫化实验平台,并发现磁场诱导对导电硅橡胶中的导电颗粒作用十分明显。导电颗粒在导电硅橡胶中的有序排列,可以显著降低导电硅橡胶的电阻率,最多达10个数量级,其屏蔽效能也得到了大幅度提升。导电硅橡胶力学性能的变化与所填充的导电颗粒的形貌与尺寸有关。此外,受磁场诱导硫化的影响,在不同测试方向上,导电硅橡胶的电阻率呈现不同结果,其差距达1个数量级以上,展现出了各向异性的特点。在电场诱导硫化导电复合材料的实验中,建立30V直流电场、220V交流电场和交流高压电场诱导实验平台,并对诱导硫化后的导电复合材料进行显微观察,发现导电颗粒在导电复合材料中均未发生有序排列。通过分析总结得出:由于电场诱导金属包覆的导电颗粒所能产生的电偶极矩较小,无法使其形成有序排列。
【关键词】：导电复合材料 电磁屏蔽 结构有序化 磁场诱导 电场诱导
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 电磁干扰和屏蔽材料10-13
• 1.1.1 电磁波干扰10-11
• 1.1.2 电磁波屏蔽材料11-12
• 1.1.3 电磁屏蔽导电复合材料的屏蔽机理12-13
• 1.2 电磁屏蔽用导电硅橡胶13-14
• 1.2.1 硅橡胶13
• 1.2.2 导电橡胶的分类13-14
• 1.3 外场诱导硫化导电橡胶的应用和现状14-17
• 1.3.1 诱导外场14
• 1.3.2 导电橡胶的发展趋势14-15
• 1.3.3 国外研究水平的现状和发展趋势15-17
• 1.3.4 国内研究水平的现状和发展趋势17
• 1.4 本课题研究意义、目标和内容17-20
• 1.4.1 研究意义17
• 1.4.2 研究目标17-18
• 1.4.3 研究内容18-20
• 第2章 实验材料及方法20-30
• 2.1 实验材料20-23
• 2.1.1 聚合物基体20-21
• 2.1.2 填充材料21-22
• 2.1.3 其他试剂22
• 2.1.4 实验样品编号22-23
• 2.2 实验设备与仪器23-24
• 2.2.1 导电硅橡胶制备设备23
• 2.2.2 建立外加场所需设备23-24
• 2.2.3 导电硅橡胶测试设备24
• 2.3 外场诱导硫化导电硅橡胶制备工艺24-26
• 2.3.1 外加场诱导高温硫化导电硅橡胶的制备工艺25
• 2.3.2 外加场诱导室温硫化导电硅橡胶的制备工艺25-26
• 2.3.3 实验流程26
• 2.4 导电橡胶性能测试26-29
• 2.4.1 体积电阻率的测试27-28
• 2.4.2 力学性能的测试28
• 2.4.3 电磁屏蔽效能的测试28-29
• 2.4.4 显微形貌分析29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 磁场诱导硫化导电硅橡胶的研究30-66
• 3.1 诱导磁场建立30-34
• 3.1.1 无加热型永磁体磁场的建立30-32
• 3.1.2 加热型电磁铁磁场的建立32-34
• 3.2 磁场诱导硫化导电硅橡胶理论分析34-37
• 3.2.1 磁场中金属颗粒的取向受力分析34-35
• 3.2.2 磁场中金属颗粒的取向与粘度的关系35-37
• 3.3 磁场诱导填充颗粒取向形貌37-40
• 3.3.1 无加热型永磁体磁场37-39
• 3.3.2 加热型电磁铁磁场39-40
• 3.4 导电硅橡胶中导电颗粒有序排列的磁场强度阈值40-46
• 3.4.1 不同磁场强度下导电颗粒在导电硅橡胶中的分布40-45
• 3.4.2 磁场诱导硫化导电硅橡胶的磁场强度阈值45-46
• 3.5 磁场诱导硫化导电硅橡胶的性能46-60
• 3.5.1 磁场诱导硫化导电橡胶的电学性能46-51
• 3.5.2 磁场诱导硫化导电橡胶的力学性能51-57
• 3.5.3 磁场诱导硫化导电硅橡胶的力学性能机理分析57-58
• 3.5.4 磁场诱导硫化导电橡胶的屏蔽效能58-60
• 3.6 导电硅橡胶电阻率的各向异性60-64
• 3.6.1 镍包碳纤维粉填充导电硅橡胶电阻率的各向异性60-61
• 3.6.2 羰基镍粉填充导电硅橡胶电阻率的各向异性61-62
• 3.6.3 导电橡胶电阻率各向异性的机理分析62-64
• 3.7 本章小结64-66
• 第4章 电场诱导硫化导电复合材料的研究66-74
• 4.1 电场中金属粉的取向受力分析66-67
• 4.2 电场诱导填充颗粒在导电复合材料中的分布67-72
• 4.2.1 30V直流电电场诱导实验67-68
• 4.2.2 220V交流工频电场68-70
• 4.2.3 5kV高压交流电场70-72
• 4.3 电场诱导机理分析72
• 4.4 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文80-82
• 致谢82

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