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(huì)，電磁波作為日常生活中信息傳播的重要載體，已經(jīng)滲入到了各個(gè)領(lǐng)域;與此同時(shí)這些電磁波所帶來(lái)的電磁干擾和電磁輻射問(wèn)題逐漸嚴(yán)重,因此各國(guó)開(kāi)始加大力度對(duì)電磁屏蔽材料的研究。最近幾年來(lái)，電磁屏蔽材料向著薄、輕、寬、強(qiáng)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(xì)菌纖維素作為制備碳纖維的前驅(qū)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(nèi)容。本文使用化學(xué)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(jìn)一步來(lái)改善材料的介電損耗和磁損耗，并對(duì)其形貌、組成、物相、電導(dǎo)率、靜態(tài)磁性能、動(dòng)態(tài)磁性能進(jìn)行了測(cè)試。主要研究?jī)?nèi)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(duì)冷凍干燥和直接干燥的細(xì)菌纖維素進(jìn)行碳化。試驗(yàn)結(jié)果表明采用冷凍干燥的細(xì)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保存較為完整和電磁屏蔽效能最佳。通過(guò)對(duì)此工藝制備的碳纖維進(jìn)行表征測(cè)試，在EDS圖譜中可以發(fā)現(xiàn)制備的碳纖維中碳的含量達(dá)到95.45 wt％,在XRD圖中可觀察到碳纖維在2θ=24.35 o時(shí)有一個(gè)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(guò)程包括氧化、敏化和活化。通過(guò)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(jìn)后續(xù)化學(xué)鍍反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下去。其中在紅外圖譜中發(fā)現(xiàn)了經(jīng)過(guò)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(tuán)，這些官能團(tuán)有利于提高金屬顆粒和碳纖維之間的結(jié)合能力。
　　化學(xué)鍍:本文主要研究了化學(xué)鍍液中主鹽硫酸鈷和硫酸鎳不同的摩爾濃度比對(duì)復(fù)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(yīng)溫度35℃，時(shí)間15 min。通過(guò)化學(xué)鍍制備出的碳纖維/鎳鈷(CF/NiCo)復(fù)合材料為非晶結(jié)態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)熱處理工藝能夠改變碳纖維/鎳鈷(CF/NiCo)復(fù)合材料的靜態(tài)磁性能，物相結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率。
　　電磁屏蔽性能：電導(dǎo)率，介電常數(shù)和電磁屏蔽效能都隨著復(fù)合材料的填充量的增加而增加。鍍鎳鈷碳纖維的電導(dǎo)率，介電常數(shù)和屏蔽效能都大于鍍前的碳纖維。當(dāng)填充量為30 w