【摘 要】
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当今电子信息设备迅速发展,电子产品日趋便携化和高频化。虽给人类生活带来了便捷,但电子产品附带的电磁波污染问题也日益严重。这不仅危害人类健康,而且干扰精密电子仪器的精确度,因此各种电磁屏蔽材料应运而生。而炭泡沫因具有阻抗匹配性能好,同时具有一定的结构功能而受到研究者高度重视。其中,蔗糖基炭泡沫（Sucrose carbon foam,简称SCF）具有高孔隙率和可裁剪性强的特点,并且原料是一种可持续的
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当今电子信息设备迅速发展,电子产品日趋便携化和高频化。虽给人类生活带来了便捷,但电子产品附带的电磁波污染问题也日益严重。这不仅危害人类健康,而且干扰精密电子仪器的精确度,因此各种电磁屏蔽材料应运而生。而炭泡沫因具有阻抗匹配性能好,同时具有一定的结构功能而受到研究者高度重视。其中,蔗糖基炭泡沫（Sucrose carbon foam,简称SCF）具有高孔隙率和可裁剪性强的特点,并且原料是一种可持续的农产品,因此近年来开始受到科研人员的青睐。然而,蔗糖基炭泡沫的电磁屏蔽性能研究鲜有报道。因此,本文研究蔗糖基复合炭泡沫的制备和电磁屏蔽性能。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、拉曼分析仪（Raman）、安捷伦矢量网络仪、多功能万用表分别对SCF及复合型SCF的孔胞形貌、晶体缺陷程度、电导率、介电常数、磁导率以及电磁屏蔽性能进行检测分析。首先以蔗糖为碳源,以微米级Na Cl为形核剂,采用高压渗氮炭化法制备蔗糖基炭泡沫（SCF）。主要探究高压釜内发泡压力和微米级Na Cl掺杂量对炭泡沫孔结构和电磁屏蔽性能的影响规律,并揭示电磁屏蔽机制。研究结果表明,在孔胞密度一定的情况下,孔喉密度越高,孔喉比越大炭泡沫的电磁屏性能越好。高孔喉比有利于将电磁波引入屏蔽体内,提高电磁波在孔内反射、折射机率,增大基体的吸收概率,因此提高基体的电磁屏蔽性能。经过优化,在发泡压力为1MPa,掺杂超细Na Cl质量比为3%的条件下,制备的蔗糖炭泡沫具有相对较高的电磁屏蔽性能,总损耗（SET）为41.20d B,其中吸收损耗（SEA）为37.90d B,SEA/SET比值为91.99%。为了进一步提高炭泡沫的电磁屏蔽性能,以获得电磁屏蔽性能最优的SCF为基底,以Cu SO4·5H2O为Cu催化剂前驱体,无水乙醇为碳源,采用化学沉积方法（CVD）在SCF基体上原位生长石墨烯,制备出复合炭泡沫（GNs/SCF）,研究不同时间下气相沉积石墨烯对电磁屏蔽性能的影响规律,并揭示屏蔽机理。结果表明,石墨烯自身的高电导率、高介电损耗和相邻石墨烯间发生的微电容器效应,使得GNs/SCF的电磁屏蔽性能得到提高。经过优化,气相沉积4h后的复合炭泡沫电磁屏蔽性能取得最大值（SET为52.00d B）,此时电磁能的吸收损耗（SEA）为44.20d B,SEA/SET比值为85.00%。借助附着磁性纳米Fe3O4来进一步提高GNs/SCF的电磁屏蔽性能。通过水浴震荡浸渍法将纳米Fe3O4负载于GNs/SCF的孔胞的表面,获得复合炭泡沫（Fe3O4/GNs/SCF）。结果表明,复合炭泡沫附着纳米Fe3O4提高了基体的电导率和磁损耗,使得复合炭泡沫的介电损耗和磁损耗能力得以提高。当附着15.06wt.%的纳米Fe3O4时,复合炭泡沫的SEA取得最大值为60.77d B,此时SET为64.24d B,SEA/SET比值为94.60%;继续增加纳米Fe3O4附着量会导致Fe3O4团聚,进而引起复合炭泡沫的电导率升高,引起阻抗失配,因此复合炭泡沫总电磁屏蔽性能虽然继续提高,然而SEA值会下降。
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