【摘 要】
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随着5G通讯技术的快速推广与应用,电磁信息技术进一步便利了人们的日常生活也提高了工业生产效率,但随之而来的还有过量电磁辐射的消极危害,因此有关电磁屏蔽材料的研究工作也就成为了当前研究的热点问题。而柔性电磁屏蔽材料因其所具有更广泛的应用范围和适用场景而备受关注,因此制备一种柔性的电磁屏蔽材料就具有极高的现实意义。目前市场上较为常见的电磁屏蔽织物主要以金属基织物为主,但是由于金属材料本身的缺点,包括密
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随着5G通讯技术的快速推广与应用,电磁信息技术进一步便利了人们的日常生活也提高了工业生产效率,但随之而来的还有过量电磁辐射的消极危害,因此有关电磁屏蔽材料的研究工作也就成为了当前研究的热点问题。而柔性电磁屏蔽材料因其所具有更广泛的应用范围和适用场景而备受关注,因此制备一种柔性的电磁屏蔽材料就具有极高的现实意义。目前市场上较为常见的电磁屏蔽织物主要以金属基织物为主,但是由于金属材料本身的缺点,包括密度大、化学稳定性差、刚度大、加工困难等限制了金属材料的更广泛的应用。随着纳米科技的不断进步,纳米材料的种类越来越多,其中碳纳米管和石墨烯等纳米碳材料凭借优良的机械性能、光学性能以及电学性能已经成为了材料领域研究的热点。利用碳纳米管和石墨烯优良的导电性,可以将其应用在电磁屏蔽领域,但是纳米碳材料也存在着成本高昂以及易于团聚等缺点。本文利用化学剥离法制备得到还原氧化石墨烯（Reduced Graphene Oxide,RGO）与碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNTs）构建具有多孔网状结构的RGO/CNTs气凝胶,并将其通过水性聚氨酯与棉织物分别通过机械涂覆与整体贴合两种方式相结合制备得到了涂覆式RGO/CNTs气凝胶-棉复合织物与贴合式RGO/CNTs气凝胶-棉复合织物。复合织物以RGO和CNTs作为功能材料,依靠RGO和CNTs两种纳米碳材料优异的导电性对电磁辐射进行屏蔽,以水性聚氨酯（Waterborne polyurethane,WPU）作为碳材料与织物之间的粘结剂以及气凝胶的填充剂和保护层,以应用广泛的棉织物作为柔性基底。RGO/CNTs气凝胶的多孔网络结构避免了纳米材料面临团聚的问题,且使得碳材料密度降低并减少了材料用量,同时由RGO以及CNTs共同搭建的多孔结构也十分利于电磁波的介电损耗。在制备涂覆式气凝胶复合织物时,利用水凝胶良好的可塑性,将其涂覆于织物表面,这一方法可不受制于材料的尺寸限制,方便复合织物的大规模制备,而贴合式气凝胶复合织物则为了充分发挥RGO/CNTs气凝胶的三维多孔网络的结构优势,采用气凝胶与织物整体结合的方式,进一步提高了复合织物的电磁屏蔽性能。通过试验结果可以发现:（1）在RGO/CNTs气凝胶中,CNTs的加入对气凝胶的结构产生了影响,少量的CNTs可以有利于减小气凝胶的孔径从而提高气凝胶的电磁屏蔽效能,但是当CNTs过多时会影响气凝胶中石墨烯间的连接和构建,从而使气凝胶的三维结构被破坏。石墨烯与CNTs的最佳比例为质量比7:3,此时的气凝胶在X波段的电磁屏蔽效能超过了40 dB取得了不错的电磁屏蔽效果。（2）实验结果显示随着水凝胶用量的增加织物的电磁屏蔽效果也成递增趋势,并在25 mL时趋于饱和,在X波段的范围内电磁屏蔽效能超过了25 dB。随着聚氨酯用量的增多织物的拉伸断裂强力与顶破强力均大幅提高,而撕裂强力由于织物变形性的下降而下降;织物的柔性以及透气性也随聚氨酯用量的增加而下降;当聚氨酯用量超过15 mL后可基本保障水凝胶与织物间的结合牢度。（3）贴合式气凝胶复合织物的电磁屏蔽效能均超过了20 dB的民用标准,并在气凝胶中碳材料用量为275 mg后电磁屏蔽效能在X波段超过了33 dB。贴合式气凝胶复合织物中的各项性能随聚氨酯变化的趋势与涂覆式复合织物类似,但依靠气凝胶层与织物的多层结构,织物的机械强力得到进一步提高,而柔性则出现下降。当聚氨酯用量达到25 mL时,气凝胶层可牢固的与织物结合而不会脱落。
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