碳纖維-軟磁合金的制備及電磁屏蔽的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)在科技迅猛的發(fā)展，人類已步入信息化的社會，電磁波作為日常生活中信息傳播的重要載體，已經滲入到了各個領域;與此同時這些電磁波所帶來的電磁干擾和電磁輻射問題逐漸嚴重,因此各國開始加大力度對電磁屏蔽材料的研究。最近幾年來，電磁屏蔽材料向著薄、輕、寬、強的方向發(fā)展。 本文先采用成本低廉和環(huán)境友好型的生物材料細菌纖維素作為制備碳纖維的前驅體。然而我們所制備出的碳纖維介電損耗和磁損耗較小，直接用它作為屏蔽材料效果不理想，因此如何提高碳纖

2、維的介電損耗和磁損耗就是本文的研究的重要內容。本文使用化學鍍的方法，在碳纖維的表面包覆著一層磁性的鎳鈷納米顆粒，進一步來改善材料的介電損耗和磁損耗，并對其形貌、組成、物相、電導率、靜態(tài)磁性能、動態(tài)磁性能進行了測試。主要研究內容如下：
　　碳纖維的制備：我們分別在不同的溫度下（800℃，1200℃和1400℃）對冷凍干燥和直接干燥的細菌纖維素進行碳化。試驗結果表明采用冷凍干燥的細菌纖維素在1200℃碳化的工藝所制備的生物納米碳纖維的

3、空間網絡結構保存較為完整和電磁屏蔽效能最佳。通過對此工藝制備的碳纖維進行表征測試，在EDS圖譜中可以發(fā)現(xiàn)制備的碳纖維中碳的含量達到95.45 wt％,在XRD圖中可觀察到碳纖維在2θ=24.35 o時有一個典型的亂層石墨（002）峰。
　　碳纖維的前期處理：前期處理的基本過程包括氧化、敏化和活化。通過前期處理工藝后，使得具有較高催化活性的金屬顆粒包覆在碳纖維的表面，就能促進后續(xù)化學鍍反應繼續(xù)進行下去。其中在紅外圖譜中發(fā)現(xiàn)了經過氧化

4、處理的碳纖維表面出現(xiàn)了較多的親水基羥基冠能團，這些官能團有利于提高金屬顆粒和碳纖維之間的結合能力。
　　化學鍍:本文主要研究了化學鍍液中主鹽硫酸鈷和硫酸鎳不同的摩爾濃度比對復合材料電磁屏蔽效能的影響。確定了碳纖維表面包覆鎳鈷的最佳工藝條件：硫酸鈷（CoSO4·7H2O）0.033 M，硫酸鎳（NiSO4·6H2O）0.067 M，次亞磷酸鈉(Na2H2PO2·H2O)0.3 M，檸檬酸鈉( Na3C6H5O7·2H2O)0.27

5、M，硫酸銨((NH4)2SO4)0.37 M，鍍液的pH=9，反應溫度35℃，時間15 min。通過化學鍍制備出的碳纖維/鎳鈷(CF/NiCo)復合材料為非晶結態(tài)。實驗結果表明，通過熱處理工藝能夠改變碳纖維/鎳鈷(CF/NiCo)復合材料的靜態(tài)磁性能，物相結構和電導率。
　　電磁屏蔽性能：電導率，介電常數和電磁屏蔽效能都隨著復合材料的填充量的增加而增加。鍍鎳鈷碳纖維的電導率，介電常數和屏蔽效能都大于鍍前的碳纖維。當填充量為30 w