【摘 要】
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随着可穿戴电子设备的广泛应用,高效柔性电磁屏蔽材料受到广泛关注。传统的金属或金属合金,由于其高导电性和小的趋肤深度而具有高于60 d B的电磁屏蔽效能（Shielding effectiveness,SE）,但该类材料存在着密度高、柔韧性差、耐化学腐蚀性能差等缺点,在一定程度上限制了它们的广泛应用。在本学位论文中,以具有耐极端高低温、高机械强度、耐化学腐蚀及良好柔韧性的聚酰亚胺纤维（Polyimi
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随着可穿戴电子设备的广泛应用,高效柔性电磁屏蔽材料受到广泛关注。传统的金属或金属合金,由于其高导电性和小的趋肤深度而具有高于60 d B的电磁屏蔽效能（Shielding effectiveness,SE）,但该类材料存在着密度高、柔韧性差、耐化学腐蚀性能差等缺点,在一定程度上限制了它们的广泛应用。在本学位论文中,以具有耐极端高低温、高机械强度、耐化学腐蚀及良好柔韧性的聚酰亚胺纤维（Polyimide fiber,PIF）为基体,通过与导电填料复合构筑稳定、高效的导电网络,获得了新型柔性导电复合膜,并系统研究了其在电磁屏蔽及环境耐受性方面的性能,为新型高效柔性电磁屏蔽材料的设计及制备提供了一定的理论基础。主要研究成果如下:（1）采用真空辅助过滤及热酰亚胺化技术,制备了具有“钢筋-砖-水泥”层状结构的PIF/MXene柔性导电复合薄膜。水溶性聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸（PAA）作为粘结剂和分散剂,在保证导电填料MXene在PIF基体中均匀分散的同时,通过热酰亚胺化实现PIF和MXene间良好的粘结增强,获得了具有优异机械强度和高电导率（3787.9 S/m）的导电复合薄膜。良好的导电性使其与自由空间的阻抗不匹配,导致入射的电磁波（8.2-12.4 GHz）在复合导电薄膜表面产生强的反射;而部分进入材料内部的电磁波则通过欧姆导电损耗、界面/偶极子极化损耗和多重散射被进一步衰减,最终表现出反射机制占主导的优异的电磁屏蔽性能（SE=49.9 d B）。（2）采用浸涂-还原工艺制备了PIF/银纳米颗粒（Ag NPs）/苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）柔性导电复合薄膜。SEBS作为粘合剂在PIF纤维网络固定Ag NPs,构建稳定、高效导电网络（S=32051.3 S/m）。同时,SEBS低的表面能和Ag NPs聚集形成的粗糙微结构赋予薄膜优异的自清洁能力。研究表明,Ag NPs负载量和薄膜厚度会影响导电薄膜对入射电磁波的反射损耗、欧姆导电损耗、界面极化损耗和多重散射的作用,从而实现电磁屏蔽性能的有效调控。同时,其良好的导电性依旧使其表现出反射机制占主导的优异的电磁屏蔽性能（SE=58.2 d B）。（3）基于PIF优异的物理性能和导电填料与PIF基体良好的界面粘合,本论文所制备的两种PIF导电复合薄膜在各种极端恶劣环境下（如极端高/低温、酸/盐溶液、长期循环弯曲）依旧能保持良好电磁屏蔽效能,表现出优异的稳定性和耐久性。此外,导电复合膜同样表现出快速、持久、稳定的焦耳加热性能,在个人热管理和户外除冰方面展现出良好的应用潜力,在一定程度上也扩宽了其作为可穿戴电磁防护材料的实用性。
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