高可拉伸高导电化学交联和氮掺杂石墨烯薄膜及其电磁屏蔽性能研究
发布时间：2023-07-25 04:06
在航空航天领域,飞机、卫星等飞行器装载的关键电子元器件或电子设备,易受强电磁场环境的干扰。除了要具备电磁防护的功能,飞行器的部分器件在工作中还应满足大形变、可拉伸等力学要求。优异的导电性能是制备具有高电磁屏蔽性能材料的关键。但目前的柔性电子器件难以在承受拉伸、弯曲等大形变的同时保持稳定的高导电性能。还原氧化石墨烯薄膜(rGO)具备轻质柔性、高导电及高电磁屏蔽等特点,同时其原料丰富、可大规模生产。然而,rGO薄膜的结构缺陷、残留氧原子及片层间的接触电阻导致其导电性能远低于理论值,同时石墨烯薄膜为脆性材料,难以满足可拉伸大变形的要求。本文以提高rGO薄膜的导电、电磁屏蔽性能和实现可拉伸为目的,研究了氧化石墨烯(GO)共价交联、片径尺寸、石墨化温度及氮原子掺杂改性对石墨烯薄膜性能的影响规律;采用双层可拉伸结构,开展了石墨烯薄膜/聚二甲基硅氧烷硅橡胶(PDMS)可拉伸电磁屏蔽材料的制备和性能研究。本文首先研究了共价交联对羧基石墨烯薄膜导电、电磁屏蔽性能的影响规律。结果表明,乙二胺、丁二胺和对苯二胺等改性剂提高了石墨烯薄膜的导电、电磁屏蔽性能。共价交联石墨烯薄膜电磁屏蔽性能得到提高的原因主要为:...
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 电磁屏蔽材料研究现状
1.2.1 金属材料
1.2.2 导电高分子
1.2.3 碳纤维复合材料
1.2.4 碳纳米管及其复合材料
1.2.5 石墨烯
1.3 高导电可拉伸电磁屏蔽材料
1.3.1 高导电rGO薄膜
1.3.2 可拉伸导电结构
1.4 选题依据和研究内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 研究内容
1.4.3 主要创新点
第二章 共价交联对石墨烯薄膜导电和电磁屏蔽性能的影响研究
2.1 引言
2.2 主要实验材料、仪器和表征方法
2.2.1 实验材料和仪器
2.2.2 表征方法
2.3 共价交联羧基石墨烯薄膜制备
2.4 共价交联羧基石墨烯薄膜的性能研究
2.4.1 微观结构表征
2.4.2 导电性能
2.4.3 电磁屏蔽性能
2.5 本章小结
第三章 热还原和高温石墨化对石墨烯薄膜导电和电磁屏蔽性能的影响研究
3.1 引言
3.2 流延法制备氧化石墨烯薄膜
3.2.1 实验材料和仪器
3.2.2 氧化石墨烯薄膜制备
3.3 石墨化温度对石墨烯薄膜性能的影响
3.3.1 微观形貌、结构及元素组成表征
3.3.2 导电性能
3.3.3 电磁屏蔽性能
3.3.4 导热性能
3.4 氧化石墨烯片层尺寸对石墨烯性能的影响
3.4.1 微观形貌、结构及元素组成表征
3.4.2 导电性能
3.4.3 导热性能
3.4.4 力学性能
3.4.5 电磁屏蔽性能
3.5 电磁屏蔽机理研究
3.6 本章小结
第四章 氮掺杂石墨烯薄膜的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 主要实验材料、仪器和表征方法
4.3 胺基交联氧化石墨烯薄膜制备与性能
4.3.1 胺基交联氧化石墨烯薄膜制备
4.3.2 胺基交联氧化石墨烯微观结构和组成表征
4.3.3 800℃热还原氧化石墨烯薄膜的结构和性能
4.4 氮掺杂石墨烯薄膜性能研究
4.4.1 形貌表征
4.4.2 微观结构与组成
4.4.3 力学性能
4.4.4 导电性能
4.4.5 电磁屏蔽性能
4.5 本章小结
第五章 共价交联和氮掺杂对石墨烯纳米带器件输运性能的理论研究
5.1 引言
5.2 石墨烯纳米带器件的模型建立和优化
5.2.1 计算方法
5.2.2 器件模型
5.3 胺基共价交联石墨烯纳米带器件的输运性能
5.4 氮掺杂石墨烯纳米带器件的输运性能研究
5.4.1 氮原子掺杂种类对器件输运性能的影响规律
5.4.2 石墨氮原子掺杂数量对器件输运性能的影响规律
5.5 本章小结
第六章 高可拉伸高电磁屏蔽石墨烯复合膜制备与性能研究
6.1 引言
6.2 石墨烯薄膜/PDMS复合膜制备
6.3 PDMS基底波纹形状对复合膜性能的影响
6.3.1 有限元模拟
6.3.2 PDMS基底波纹形状对复合膜伸缩率的影响
6.4 PDMS基底横向预拉伸对复合膜伸缩率的影响
6.4.1 泊松效应
6.4.2 波纹状PDMS基底双向预拉伸
6.5 双向预拉伸Graphene/PDMS复合膜的电磁屏蔽性能研究
6.5.1 LG-EDA-2/PDMS-2 复合膜性能表征
6.5.2 LG-EDA-2/PDMS-2/50.5 复合膜性能表征
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3837130
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 电磁屏蔽材料研究现状
1.2.1 金属材料
1.2.2 导电高分子
1.2.3 碳纤维复合材料
1.2.4 碳纳米管及其复合材料
1.2.5 石墨烯
1.3 高导电可拉伸电磁屏蔽材料
1.3.1 高导电rGO薄膜
1.3.2 可拉伸导电结构
1.4 选题依据和研究内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 研究内容
1.4.3 主要创新点
第二章 共价交联对石墨烯薄膜导电和电磁屏蔽性能的影响研究
2.1 引言
2.2 主要实验材料、仪器和表征方法
2.2.1 实验材料和仪器
2.2.2 表征方法
2.3 共价交联羧基石墨烯薄膜制备
2.4 共价交联羧基石墨烯薄膜的性能研究
2.4.1 微观结构表征
2.4.2 导电性能
2.4.3 电磁屏蔽性能
2.5 本章小结
第三章 热还原和高温石墨化对石墨烯薄膜导电和电磁屏蔽性能的影响研究
3.1 引言
3.2 流延法制备氧化石墨烯薄膜
3.2.1 实验材料和仪器
3.2.2 氧化石墨烯薄膜制备
3.3 石墨化温度对石墨烯薄膜性能的影响
3.3.1 微观形貌、结构及元素组成表征
3.3.2 导电性能
3.3.3 电磁屏蔽性能
3.3.4 导热性能
3.4 氧化石墨烯片层尺寸对石墨烯性能的影响
3.4.1 微观形貌、结构及元素组成表征
3.4.2 导电性能
3.4.3 导热性能
3.4.4 力学性能
3.4.5 电磁屏蔽性能
3.5 电磁屏蔽机理研究
3.6 本章小结
第四章 氮掺杂石墨烯薄膜的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 主要实验材料、仪器和表征方法
4.3 胺基交联氧化石墨烯薄膜制备与性能
4.3.1 胺基交联氧化石墨烯薄膜制备
4.3.2 胺基交联氧化石墨烯微观结构和组成表征
4.3.3 800℃热还原氧化石墨烯薄膜的结构和性能
4.4 氮掺杂石墨烯薄膜性能研究
4.4.1 形貌表征
4.4.2 微观结构与组成
4.4.3 力学性能
4.4.4 导电性能
4.4.5 电磁屏蔽性能
4.5 本章小结
第五章 共价交联和氮掺杂对石墨烯纳米带器件输运性能的理论研究
5.1 引言
5.2 石墨烯纳米带器件的模型建立和优化
5.2.1 计算方法
5.2.2 器件模型
5.3 胺基共价交联石墨烯纳米带器件的输运性能
5.4 氮掺杂石墨烯纳米带器件的输运性能研究
5.4.1 氮原子掺杂种类对器件输运性能的影响规律
5.4.2 石墨氮原子掺杂数量对器件输运性能的影响规律
5.5 本章小结
第六章 高可拉伸高电磁屏蔽石墨烯复合膜制备与性能研究
6.1 引言
6.2 石墨烯薄膜/PDMS复合膜制备
6.3 PDMS基底波纹形状对复合膜性能的影响
6.3.1 有限元模拟
6.3.2 PDMS基底波纹形状对复合膜伸缩率的影响
6.4 PDMS基底横向预拉伸对复合膜伸缩率的影响
6.4.1 泊松效应
6.4.2 波纹状PDMS基底双向预拉伸
6.5 双向预拉伸Graphene/PDMS复合膜的电磁屏蔽性能研究
6.5.1 LG-EDA-2/PDMS-2 复合膜性能表征
6.5.2 LG-EDA-2/PDMS-2/50.5 复合膜性能表征
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3837130
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3837130.html
教材专著
