碳纳米材料/MXene基导电复合材料的制备及其电磁屏蔽应用

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伴随科学技术的快速发展,电磁污染成为现代世界关注的主要问题。电磁屏蔽材料除了满足高效电磁屏蔽性能的同时还需要满足成本低、轻质、柔韧、防水、耐用性、可穿戴、以吸收损耗为主等特点。传统聚合物复合材料需要高负载量填料才能获得高电导率和高效电磁屏蔽性能,然而此情况会导致产品的高成本、低加工性、力学性能。为了解决以上问题,本论文从开发新型制备方法或寻找具有高电导率的导电填料来制备低填料含量、低成本、轻质、以吸收为主导的电磁屏蔽复合材料等研究思路进行了相关系统研究,主要研究内容及结论如下:1.将氧化石墨烯(rGO)/单壁碳纳米管(SWCNT)/氧化镝(Dy2O3)通过化学还原自组装制备三维网络导电骨架,随后抽真空将硅橡胶回填到三维导电骨架中,制备rGO/SWCNT/Dy2O3/PDMS纳米复合材料。将rGO与具有导电性的SWCNT和导磁性的Dy2O3纳米材料相结合,通过增加电损耗、涡流损耗、界面极化和磁损耗等来增强材料的反射和吸收损耗,从而显著增加材料的电磁屏蔽性能。当填料为0.57 wt%时,厚度为2 mm,PTGCDA复合材料的电导率和电磁屏蔽性能分别达到0.12 S·cm-1和20.9 dB。为制备轻质、柔韧、低填料含量、吸收为主的高效电磁屏蔽聚合物复合材料提供一种新的制备路径。2.本论文使用一种新型具有高导电性的二维材料-MXene。通过浸渍法将MXene&SWCNT导电涂料涂覆到PET基膜上,通过原位生长溶胶-凝胶法和涂覆低表面能的PDMS,制备可穿戴PET/MXene&SWCNT/Si O2/PDMS导电复合材料。当浸渍达到15次时,沉积密度为0.0069 g/cm2,涂层厚度为100μm,电磁屏蔽值和接触角可分别高达48.4 dB和153°。通过对导电自清洁织物进行弯曲、磨损和腐蚀等测试,复合涂层材料仍保持较高的电磁屏蔽性能(>30 dB)和稳定的防水性(接触角>125°),说明材料具有优异的环境稳定性、自清洁性能的高效电磁屏蔽复合织物。
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