表面包銀(中空)核殼復合粒子及其電磁屏蔽材料的研究.pdf

1、電磁屏蔽復合材料在民用及軍用領域有著廣泛的應用，已經成為民用防電磁波輻射和各國軍事裝備屏蔽等技術領域研究的熱點。本學位論文以Schelkunoff電磁屏蔽理論為基礎，針對現有電磁屏蔽填料存在密度大或屏蔽效能差等問題，設計并制備出銀包玻璃微珠核殼復合粒子、銀空心微球和銀包羰基鐵粉核殼復合粒子等電磁屏蔽填料；研究了制備工藝參數對銀包玻璃微珠核殼復合粒子和銀空心微球的微觀結構的影響規(guī)律；尤其是系統(tǒng)地研究了銀包羰基鐵粉核殼復合粒子的微觀結構和電

2、磁特性等屬性對復合材料屏蔽效能的影響規(guī)律，建立了導電導磁型屏蔽填料的化學制備技術；首次提出利用低溫熱處理技術來改善屏蔽填料粒子的殼層和內核之間的界面相容性，提高了Fe@Ag核殼復合粒子的電性能和電磁屏蔽效能。本論文各章的主要內容如下：
　　 采用自組裝化學鍍銀技術制備了銀包玻璃微珠核殼粒子，詳細分析了其復合機理；建立了銀包玻璃微珠核殼復合粒子的化學制備技術；并研究了以該復合粒子為填料的屏蔽涂料的性能。結果表明：由于玻璃微珠上的巰

3、基與新生的銀納米粒子存在強烈的化學鍵合，故導致銀納米粒子能不斷定向地在模板表面沉積，并隨著反應時間的延長，銀晶核不斷地長大，最終在玻璃微珠的表面鋪展，形成完整、致密的銀殼層。當pH值為13.0、氨水濃度為100 mL/L、PVP濃度為10g/L、裝載量為10g/L以及反應溫度為25℃時，制備出表面銀殼層包覆致密、均勻、核殼結構完整的銀包玻璃微珠核殼復合粒子。該復合粒子的介電常數較包覆前大幅度提高；該電磁屏蔽涂料的導電性能均隨著填料的體積

4、分數的增加而增加，在體積分數達到25％時，其電阻率為4.0×10-3Ω·cm，同時該材料具有優(yōu)良的屏蔽性能，以及優(yōu)良力學性能和環(huán)境適應性，這表明該類材料有望在電磁兼容方面具有較好的應用前景。
　　 以銀包玻璃微珠核殼粒子為原料，采用化學腐蝕技術，制備了形貌和殼層結構可控的銀空心微球；并詳細研究了銀空心微球屏蔽涂料的性能。結果表明：對銀空心微球的形貌以及銀殼層厚度的控制可通過調節(jié)反應時間來實現。EDS分析表明該空心微球的成分為銀，

5、且不含其他雜元素；該空心微球是面心立方結構的單質銀。該銀空心微球具有輕質、導電性能優(yōu)良以及環(huán)境適應性好等特點。
　　 利用化學鍍銀技術制備了不同表面形貌、形狀的銀包羰基鐵粉核殼復合粒子。研究了銀包羰基鐵粉核殼復合粒子的電磁特性。弄清了核殼復合粒子的表面形貌和形狀對其電磁特性影響規(guī)律。結果表明：通過控制液相化學還原過程中的工藝參數，可制備出表面銀殼層包覆致密、均勻、核殼結構完整的銀包羰基鐵粉核殼復合粒子。該核殼復合粒子具有優(yōu)異的導

6、電和導磁性能；且以自行研制的高導電導磁核殼復合粒子為復合材料的屏蔽填料時，制備的導電磁性電磁屏蔽橡膠在電磁波的頻段為30～1500 MHz下，其屏蔽效能達-38～43dB；與傳統(tǒng)的屏蔽材料相比，采用兼具高導電性和導磁性的屏蔽填料可以有效提高電磁屏蔽復合材料對電磁波的屏蔽效能以及吸收損耗。膜狀銀包羰基鐵粉核殼復合粒子的導電和導磁性能均優(yōu)于草莓狀銀包羰基鐵粉核殼復合粒子的，故其總的SE較高。球形和片形Fe@Ag復合粒子的飽和磁化強度基本相同

7、，說明復合粒子的形狀對其靜磁性能無影響；由于片形粒子具有較強的形狀各向異性，其磁導率大于球形粒子的；同時片形粒子間接觸機會較大，易形成導電網絡。片形粒子作為填料的電磁屏蔽橡膠的體積電阻率為4.87×10-3Ω·cm，相比球形粒子作為填料料的電磁屏蔽橡膠的體積電阻率下降了78％。利用有效介質理論，分別計算以片形粒子和球形粒子作為填料的復合材料的滲流閾值，計算結果與實驗測量的結果相一致，片形粒子的滲流閾值較小，具有較好的導電性能。
　

8、　 為降低Fe@Ag復合粒子的電阻率，提高復合粒子銀殼層的致密度和屏蔽效能，對Fe@Ag核殼復合粒子進行低溫熱處理。研究證明：熱處理溫度并未改變復合粒子的物相結構及飽和磁化強度，但對復合粒子的電阻率和殼層致密度有較大影響，在140℃獲得的Fe@Ag復合粒子的銀殼層最致密，電阻率最低；但隨熱處理溫度的升高，其電阻率和致密度反而下降；以140℃熱處理后的復合粒子作為屏蔽填料制備的電磁屏蔽橡膠的SE為-28～53 dB，比未進行熱處理時降低