【摘 要】
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随着电子设备的大规模应用,电磁辐射不仅会干扰精密仪器正常工作还会危害到人体健康。为了减少电磁辐射带来的不利影响,开发高性能电磁屏蔽材料成为了研究人员的关注重点。金属涂层由于加工简易且电学性能良好而被广泛应用于电磁屏蔽领域中,将金属涂层与稳定性高、柔韧性强的纤维织物相结合,制备柔性、轻质的高性能电磁屏蔽材料,可应用于便携式可穿戴设备和柔性电子产品中。基于此,本文以纤维织物作为骨架,在其表面修饰银基复
【基金项目】
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广东省自然科学基金面上项目（No.2022A1515011751）；
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随着电子设备的大规模应用,电磁辐射不仅会干扰精密仪器正常工作还会危害到人体健康。为了减少电磁辐射带来的不利影响,开发高性能电磁屏蔽材料成为了研究人员的关注重点。金属涂层由于加工简易且电学性能良好而被广泛应用于电磁屏蔽领域中,将金属涂层与稳定性高、柔韧性强的纤维织物相结合,制备柔性、轻质的高性能电磁屏蔽材料,可应用于便携式可穿戴设备和柔性电子产品中。基于此,本文以纤维织物作为骨架,在其表面修饰银基复合涂层,制备出可适用于复杂环境的电磁屏蔽材料,并系统研究了其微观组织、化学成分、导电性能和电磁屏蔽性能,主要研究成果如下:（1）以聚丙烯织物为基体,在其表面化学沉积银基复合涂层。采用碱刻蚀、3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）改性和敏化工艺对织物进行前处理,改善了表面润湿性并提高了银颗粒的沉积效率。通过化学喷涂制备的Ag/CNTs复合涂层的电阻率随喷涂次数的增加而降低,从喷涂30次的1.44Ω·mm降至喷涂120次的0.19Ω·mm。复合涂层的电磁屏蔽性能变化规律与导电性能随喷涂次数变化规律保持一致,表明获取高导电性能是决定高效电磁屏蔽性能的关键因素。由于高电导率的复合涂层与空气阻抗不匹配,入射电磁波被反射衰减,复合涂层的电磁屏蔽效能高达73.2 d B。在Ag/CNTs复合涂层表面电沉积疏水层十四酸铈,改善了复合涂层耐腐蚀性,拓宽电磁屏蔽材料在腐蚀环境下的应用领域。（2）采用磁性导电填料CNTs@Fe3O4增强银基复合涂层。在功能化碳纳米管（CNTs-KH）表面修饰四氧化三铁,制备磁性碳纳米管CNTs@Fe3O4。CNTs@Fe3O4复合粒子中四氧化三铁和碳纳米管之间的界面效应是由于Fe3O4表面的-OH、Fe-O基团与CNTs-KH的-NH2基团产生氢键作用。引入的CNTs@Fe3O4增强了银基涂层的导电性能和电磁屏蔽性能,电导率和电磁屏蔽效能最高分别为1.52 S/mm和61.1 d B。CNTs@Fe3O4复合粒子增加了银基复合涂层的反射损耗、介电损耗和磁损耗,同时,通过分析Ag/CNTs@Fe3O4复合涂层的电磁屏蔽功率系数,其电磁屏蔽机制是以反射损耗为主,吸收损耗为辅。在Ag/CNTs@Fe3O4复合涂层的稳定性试验中,经过冲洗、磨损和弯曲循环试验后,复合涂层分别保持着55.9 d B、48.9 d B和42.6 d B的电磁屏蔽效能,表明该银基电磁屏蔽复合涂层在复杂环境下具备良好的稳定性。（3）选用高稳定性、良好机械性能和导电性能的碳纤维（CFs）为基体,制备了CFs/Ag/Fe3O4@Ag NPs屏蔽织物。Fe3O4@Ag NPs具有“核—壳”结构,核层的四氧化三铁被银纳米颗粒修饰。CFs/Ag/Fe3O4@Ag NPs复合织物通过反射损耗屏蔽了85%以上的入射电磁波,未被反射且进入材料内部的剩余电磁波能量则被吸收转化为其他能量消散,这表明复合织物的电磁屏蔽机制是以反射损耗为主,并且剩余电磁波则是通过介电损耗和磁损耗进行衰减。利用HFSS仿真电场强度和面电流密度以模拟屏蔽织物和电磁波的相互作用,高电导率的屏蔽织物具有优异的电磁波传导损耗能力。此外,在弯折和磨损稳定性试验中出现复合涂层剥落的现象,表明银基复合涂层和碳纤维织物基体之间存在界面结合强度不足的问题;在热稳定性试验中,复合织物经过120℃加热96 h后电磁屏蔽效能仍为78.4 d B,表现出较为稳定的电磁屏蔽性能。
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