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1. 研究目的与意义(文献综述)
随着现代电子工业的高速发展,电子电器和无线电通讯得以普遍使用,电磁辐射己成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。电磁波不仅干扰着各种电子设备的正常运行,威胁通信设备的信息安全,而且对人类的身体健康会产生极大危害。目前消除电磁波危害的主要方法是采用电磁屏蔽材料对其进行屏蔽。因此,探索高效的电磁屏蔽材料已经成为迫切需要解决的问题。
电磁屏蔽复合材料主要是通过添加导电材料来制备的,并通过导电材料的本质电导率来衰减和屏蔽电磁波。导电材料的种类和分类很多,主要包括金属材料和碳材料这两大类。其中,碳材料除了具备与金属材料同样优异的导电性能,还拥有质量轻、加工性好和耐化学腐蚀等优点。因此,国内外的研究人员对碳材料做了大量的研究,希望它可以取代金属材料,在电磁屏蔽领域得到广泛的应用。
huang等以不同长径比和表面完整程度的swcnt为填料,采用溶液共混的方法,制备了swcnt/环氧树脂复合材料。结果表明,添加15 wt%的swcnt,就可以使得复合材料的电磁屏蔽效能达到20~30 db。与此同时,采用不同长径比和表面完整程度的swcnt制备的复合材料,导电性能和电磁屏蔽性能之间存在着显著的差异。汪俊等以短切碳纤维为增强材料,以环氧树脂为基体,用抄纸法制备短切碳毡,用真空灌注的成型工艺制备复合材料板。结果表明:短切碳纤维质量分数越高,cfrp的导电性能越好,当短切碳纤维质量分数达到15%,出现最大的屏蔽效能为34db。此外汪俊等还在短切碳纤维质量分数为12%时,加入导电炭黑,结果表明:当加入1.75%的导电炭黑时,复合材料的屏蔽效能提高了10db,但电导率仅提高2.6 s·mm-1。导电炭黑自身的导电性不强,而在使用中无法加入太多(会极大的削弱材料的力学性能),对短切碳纤维复合材料电磁屏蔽性能的提高有限。hsiao等对石墨烯进行非共价键改性,使其表面带上正电荷。然后,将其与带负电荷的水性聚氨酯进行溶液共混,制备复合材料。结果表明,经过非共价键改性的石墨烯可以更好地分散在溶剂中。与此同时,与未改性的相比,由于正负电荷的相互作用,改性后的石墨烯与聚氨酯具有更好的界面相容性。可以在聚氨酯中更加均匀地分散,从而使复合材料获得更高的电导率和电磁屏蔽效能。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究的主要内容
1.环氧树脂(ep)基复合材料的成型与制备:以环氧树脂为基体,短切碳纤维为增强体,石墨烯粉末为填料,采用模压工艺制备复合材料。
2.性能测试:对制备出的复合材料进行相貌和结构表征,并测试其力学性能和电磁屏蔽性能。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-6周:按照设计方案,采用smc工艺制备不同组分碳系填料填充的环氧树脂。
第7-10周:利用万能力学试验机测试材料的力学性能,采用波导法测量电磁屏蔽效能,用sem表征复合材料的微观形貌。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 叶明泉, 贺丽丽, 韩爱军. 填充复合型导电高分子材料导电机理及导电性能影响因素研究概况[j]. 化工新型材料, 2008, 36(11):13-15.
[2]孙天厚,邓建国,张军华.填充型电磁屏蔽复合材料[j].宇航材料工艺,2010,40(05):4-9.
[3]邱穆楠,段磊,温变英.碳系填料填充聚合物基电磁屏蔽材料研究进展[j].高分子通报,2015(11):20-27.
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