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三维结构石墨烯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备和电磁屏蔽性能

2021-05-21张代军温嘉轩陈祥宝

材料工程 2021年5期
关键词:复合材料

陈 宇,张代军,李 军,温嘉轩,陈祥宝

(1 中国航发北京航空材料研究院 软材料技术研究中心,北京 100095;2 中国航发北京航空材料研究院 先进复合材料国防科技重点实验室,北京 100095)

由于电子设备所带来的电磁污染日益严重,有关电磁屏蔽复合材料的研究和应用受到高校、研究院所和企业的广泛关注。传统的电磁屏蔽复合材料主要是通过共混的方法,将导电填料(金属[1]、石墨[2]、炭黑[3]、碳纤维[4]、碳纳米管[5]和石墨烯[6]等)填充到聚合物基体中,以赋予其电磁屏蔽性能。但是,这种简单共混的方法存在着一定的局限性。在低含量下,随机分散的导电填料无法形成良好的导电通路,从而使得复合材料的电磁屏蔽性能较差。而高含量的填料填充虽然可以赋予复合材料令人满意的电磁屏蔽性能,却会引发复合材料加工困难等一系列新的问题。因此,有必要寻找一种合适的制备方法来解决上述问题。

合理的设计和控制导电填料在聚合物基体中的分散状态或许是一种可行的解决方法[7-10]。Chen等[7]采用化学气相沉积法,在镍泡沫表面上生长一层石墨烯。然后,通过涂覆PDMS和HCl刻蚀的方法,制得石墨烯/PDMS泡沫材料。在石墨烯含量为0.8%(质量分数,下同)时,该泡沫材料的电磁屏蔽性能就可以达到20 dB。与此同时,Chen等[10]通过化学气相沉积法和真空辅助浸渍法,将环氧树脂浸入到制得的碳纳米管海绵中,制备了碳纳米管海绵/环氧树脂复合材料。由于碳纳米管海绵预先将碳纳米管排布成三维网络结构,复合材料在0.66%的填料含量下,就可以同时获得良好的导电性能(148 S·m-1)和电磁屏蔽性能(33 dB)。……

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