基于狼尾草的电磁屏蔽材料制备与表征

发布时间：2020-03-25 18:26

【摘要】：为应对日趋严重的电磁辐射污染问题,基于高值清洁廉价草本植物资源开发电磁屏蔽木质复合材料的构想,借助响应面试验设计与分析方法(Design Expert)以及电子显微镜(SEM)和电磁屏蔽分析仪等测试手段,以狼尾草粉末为基材、以纳米CuO为增强体,采用温压成形方式制备具有电磁屏蔽效能的电磁屏蔽材料。完成的主要工作如下:(1)对电磁辐射与电磁屏蔽效能的评价方法进行分析,发现电磁屏蔽材料的屏蔽效果不仅与材料成分、结构、形状及成形工艺参数等因素有关,还与电磁波的频率、场源性质等因素相关,当某种材料的屏蔽效能(SE)达到30dB以上时认为这种材料具有电磁屏蔽效能。(2)制备粒度分别为-40目、-60目、-80目的狼尾草粉末,并对其基本物理性能与工艺性能进行测试。通过显微镜观察,发现其颗粒形貌呈长条状;通过筛分析,发现其粒度分布为正态分布;通过工艺性能试验发现,其松装密度、压缩性(压坯密度)和成形性(压坯强度)均随其颗粒细化而提高。(3)以-80目“狼尾草”粉末为基材,制备“狼尾草粉末/纳米CuO复合材料”,并应用响应面试验设计与分析方法对其成分配比与成形工艺参数进行优化。发现复合材料中纳米CuO最佳添加量为40wt%,最优成形工艺参数组合为:温度180°C,压力70MPa,保温保压时间35min;在最优成分配比与最佳成形工艺条件下制备的复合材料的静曲强度、弹性模量与吸水率分别为77.4 MPa、8560 MPa和2.3%,与预测值相符,说明响应面法确定的最优成分配比与最优工艺参数可信。(4)以-80目狼尾草粉末为基材,在最优成形工艺条件下,研究纳米CuO含量与电磁波频率对狼尾草粉末/纳米CuO复合材料电磁屏蔽效能的影响。发现在最佳工艺参数和最优成分配比(纳米CuO含量40wt%)下,试件在频率大于20MHz时,复合材料的电磁屏蔽效能变化不明显,稳定在60dB。在20MHz电磁波环境下,当纳米CuO含量为30wt%时,制备的复合材料的屏蔽效能可达35dB,且随纳米CuO含量的增加而提高;当纳米CuO含量超过40wt%时,制备的复合材料试件的屏蔽效能变化放缓。(5)在最优工艺条件下按最佳成分配比制备了规格为600×300 X 5mm的墙体电磁屏蔽贴片,其屏蔽效能略优于试件。
【图文】：

显微照片,狼尾草,粉末颗粒,显微照片

球状的粉末流动性、填充性和压制性能都会较好，且压制成品的密度均匀性好［７°］。逡逑通过粉末的微观结构可以一定程度的了解粉末的流动性、填充性和压制性，粉末逡逑显微照通过日产ＦＥＯＬ？６３８０ＬＶ型显微镜测得粉末放大１００倍，如图３．１所示。由图逡逑３．１可以看出狼尾草粉末颗粒形貌为长条状。逡逑图３．１狼尾草粉末颗粒显微照片Ｘ邋１００逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｐｅｎｎｉｓｅｔｕｍ邋ｐｏｗｄｅｒ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｐｈｏｔｏｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ邋Ｘ１００逡逑３．邋２．邋２主要物理性能逡逑（１）狼尾草粉末密度逡逑狼尾草粉末的松装密度与振实密度试验结果如表３．２所示，不同粒度大小的狼尾逡逑草粉末对应的松装密度和振实密度。由表可以明显看出，随着狼尾草粉末粒度的减小，逡逑狼尾草粉末的松装密度和振实密度也随之变小。其主要原因为，粉末自身之间会出现逡逑搭桥现象，当粉末的目数越大时，其纤维长度和宽度也会相应增大，粉末颗粒之间搭逡逑桥现象就会越明显。粉末颗粒之间产生的搭桥现象导致的间隙是颗粒本身体积的几倍逡逑大小，从而影响材料的松装密度。随着材料目数的增大，材料变得越来越细，材料粉逡逑末颗粒之间出现的搭桥现象越来越不明显，，粉末颗粒之间的间隙也就会随之减小，从逡逑而使材料的密度增大。逡逑１４逡逑

残差,静曲强度,试件,正态分布

ａｎｄ邋ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ邋ｖａｌｕｅ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｅｓｔ邋ｐｉｅｃｅ邋ｓｔａｔｉｃ邋ｂｅｎｄｉｎｇ邋ｓｔｒｅｎｇｔｈ逡逑在软件中输入各项试验数据，获得试件静曲强度数学模型以及各项系数的方差与逡逑残差，如表４．４和图４．５，表４．４可知，Ｐ＜０．０５，所以此模型显著，模型的相关系数Ｒ２＝0．９９７５，逡逑相关系数大于０．８，表中可以看出，Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２都小于０．０５，逡逑２５逡逑
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB34;X591

【参考文献】