【摘 要】
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电子信息时代科学技术的迅猛发展,给人们生活和生产带来了重大变革,然而电子产品工作时所产生的大量电磁辐射,严重危害了人体健康和机械设备的正常运转,研究高性能的电磁屏蔽
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电子信息时代科学技术的迅猛发展,给人们生活和生产带来了重大变革,然而电子产品工作时所产生的大量电磁辐射,严重危害了人体健康和机械设备的正常运转,研究高性能的电磁屏蔽材料是解决该问题的关键。作为铁磁性材料,金属镍具有良好的导电、导热、机械性能和化学稳定性,是一种优异的电磁屏蔽材料。一维的镍纳米线(NiNWs)作为填料,复合材料中更容易形成导电网络,在较少的含量下就能获得良好的电磁屏蔽效能。本论文首先合成不同形貌和尺寸的NiNWs,然后以NiNWs和石墨烯为填料,制备不同结构的电磁屏蔽复合材料,并对复合材料的电磁屏蔽、磁性、导电和导热性能等进行研究。具体工作如下:1.首先采用两种不同的化学还原方法合成镍纳米线。通过改变聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的分子量和浓度,实现了NiNWs形貌和尺寸的可控制备,并对PVP控制下NiNWs的合成机理进行分析。有外加磁场无PVP时,分析对比不同反应参数对NiNWs形貌的影响,得到NiNWs制备的最佳工艺条件。2.以NiNWs和石墨烯(Graphene,GP)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,制备了厚度为60μm的电磁屏蔽复合材料。随着NiNWs的增加,复合材料的电磁屏蔽、磁性、导电、导热性能等均不断提高,相同含量的NiNWs,NiNWs/GP/PVDF的电磁屏蔽、磁性、导电和导热性能要高于NiNWs/PVDF,并对复合材料电磁屏蔽机理进行分析对比。相比无磁场下合成的NiNWs,磁场控制合成的NiNWs所制备的复合材料具有更高的电磁屏蔽效能。当NiNWs含量为9 wt%时,NiNWs/GP/PVDF在8.2-12.5 GHz测试频率范围的屏蔽效能达68 d B。3.通过热压制备了三明治结构GP/NiNWs/GP的PVDF复合材料,并探究了复合材料结构对屏蔽性能的影响。与NiNWs/GP/PVDF复合材料相比,三明治结构更有利于电磁波的吸收,并对电磁屏蔽机理进行分析。当NiNWs含量为9 wt%时,三明治结构复合材料的屏蔽效能高达70 d B。研究结果表明:采用化学还原法成功地合成了不同形貌和尺寸的NiNWs,以NiNWs和GP为填料,制备的NiNWs/GP/PVDF、NiNWs/PVDF和三明治结构复合材料具有优异的电磁屏蔽性能、导电、导热、机械柔性和化学稳定性,因此在可穿戴柔性电子产品、医疗保健设备和电子安全领域等各种应用中具有很大潜力。
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