碳納米管-纖維素復(fù)合紙的研制及其電磁屏蔽性能研究.pdf

1、隨著第三次工業(yè)革命飛速的席卷全球，自然科學(xué)得到全面進(jìn)步，電子、電氣技術(shù)不斷突破。電子、電氣設(shè)備在服務(wù)人類生活的時(shí)候，也產(chǎn)生著電磁干擾（EMI）。電磁能量對人體、電子設(shè)備都會產(chǎn)生不可估量的損害，所以對電磁波危害的防護(hù)迫在眉睫。碳納米管(CNTs)具有優(yōu)秀的力學(xué)和電磁學(xué)特性，獨(dú)有的一維中空的管狀結(jié)構(gòu)使其有很大的長徑比，作為吸波材料具有質(zhì)量輕、電性能好、吸波頻帶廣等優(yōu)點(diǎn)。碳納米管可以作為效果良好的吸波和電磁屏蔽材料，而碳納米管的優(yōu)秀機(jī)械性能使

2、其成為良好的復(fù)合材料添加物。
　　本研究使用化學(xué)氣相沉積法合成的晶須狀的碳納米管，將其與紙纖維復(fù)合后通過真空抽濾法制成一種復(fù)合紙。這種復(fù)合紙兼具柔性、導(dǎo)電性，并且形狀、電阻可控，復(fù)合紙中紙纖維和碳納米管能完美的結(jié)合成導(dǎo)電性良好的三維網(wǎng)絡(luò)，具有良好的電磁屏蔽效能。本課題綜合、全面的探索了碳納米管復(fù)合紙的電磁屏蔽性能和屏蔽原理。同時(shí)，基于屏蔽原理的分析對碳納米管復(fù)合紙進(jìn)行了有針對性的改性研究，旨在提高碳納米管復(fù)合紙的電磁屏蔽性能。采用

3、電子顯微鏡、XRD、拉曼光譜、TGA對碳納米管進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示晶須狀碳納米管管形呈直線，且管徑均勻。石墨化后的碳納米管較石墨化前純度、結(jié)晶度均明顯提高，對碳納米管的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率進(jìn)行測試，結(jié)果顯示碳納米管的介電損耗角正切較高為0.28~0.44rad，磁導(dǎo)率和磁損耗角正切均較低，說明碳納米管主要依靠電損耗對電磁波進(jìn)行衰減。碳納米管復(fù)合紙的電磁屏蔽方式主要是反射損耗和吸收損耗，兩種損耗方式均與復(fù)合紙的導(dǎo)電性能成正相關(guān)關(guān)系。在175MH

4、z~1500MHz頻率范圍內(nèi)對復(fù)合紙的電磁屏蔽性能進(jìn)行表征。研究結(jié)果顯示，經(jīng)石墨化處理后的碳納米管作為復(fù)合紙導(dǎo)電劑時(shí)，其電磁屏蔽性能優(yōu)于石墨化前的碳納米管、炭黑、石墨、短切碳纖維等導(dǎo)電劑。當(dāng)復(fù)合紙中碳納米管含量從20wt％提高到71wt%時(shí)，復(fù)合紙的體積電阻率從5.41Ω·cm下降為到0.466Ω·cm，電磁屏蔽效能從17dB增加到44dB。碳納米管含量為50wt%的復(fù)合紙從一層疊加到四層的過程中，屏蔽效能從32dB增加到48dB。通過