再生纤维素电磁屏蔽复合薄膜的制备及性能研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ALF123456
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随着电子工业的迅速发展,电磁辐射污染在商业、工业及军事等领域日趋严重,柔性电磁屏蔽材料的市场需求也日益增大,因此设计并研发高性能柔性电磁屏蔽材料成为当前的研究热点。纤维素具有良好的生物相容性、可降解性及成膜性能。基于天然纤维素设计开发薄膜材料,集电磁屏蔽性能和柔韧性于一体,具有重要的学术研究价值和良好的应用前景。本论文以纤维素为基体,多壁碳纳米管(MWCNTs)、银纳米线(AgNWs)为导电填料,采用共混、浸渍方法制备出三种电磁屏蔽复合薄膜,并研究了制膜参数对复合薄膜微观结构及电磁屏蔽性能的影响规律,阐明了其电磁屏蔽机理。具体研究结果如下:1.采用共混法制备出MWCNTs/再生纤维素复合薄膜具有良好的柔韧性和热稳定性,且MWCNTs在纤维素基体中分散良好。随着MWCNTs含量由5 wt%增加到30 wt%,电磁屏蔽效能由11.7 d B增加到16.93 d B,这主要是薄膜内部的导电网络趋于完善所造成的。在MWCNTs含量为20 wt%的条件下,随着凝固浴温度由0℃升高至60℃,纤维素结晶度降低,MWCNTs发生定向排列,复合薄膜内部导电网络更加连贯,电磁屏蔽效能由20.36 dB增大到24.16 dB,分析复合薄膜电磁屏蔽机理发现SEA(吸收损耗)>SER(反射损耗),说明其电磁屏蔽机制是以吸收损耗为主,反射损耗为辅的。2.采用共混法制备出AgNWs/再生纤维素复合薄膜具有更为优异的电磁屏蔽性能。随着AgNWs含量由5 wt%增加到20 wt%,其电磁屏蔽效能由8.86 d B增大到35.29 d B,提升幅度更加明显,这主要是因为在薄膜内部AgNWs较之MWCNTs具有更好的导电性和稳定性。通过对复合薄膜的SEA和SER分析可知,SEA/SER值均大于1,复合薄膜的SEA均占总电磁屏蔽效能(SET)的50%以上,表明AgNWs/再生纤维素复合薄膜是以吸收损耗为主的屏蔽机制。3.采用浸渍法制备出层状MWCNTs/再生纤维素复合薄膜。随着浸渍次数的增加,复合薄膜的电磁屏蔽效能逐渐增大。经过4次浸渍后复合薄膜的电磁屏蔽效能由原来的1.07 d B增大到13.42 d B,这主要是因为当电磁波作用复合薄膜时,部分电磁波被MWCNTs表层反射,剩余部分进入支撑层发生多次反射,大幅增加了电磁波在薄膜内部的损耗。复合薄膜SEA与SER的比值均大于1.5,且SEA均占总电磁屏蔽效能(SET)的60%以上,表明层状MWCNTs/再生纤维素复合薄膜吸收损耗高于反射损耗。
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