隔离导电复合材料泡沫的非均质结构调控及电磁屏蔽机理研究

基本信息
批准号:51773167
项目类别:面上项目
资助金额:61.00
负责人:任鹏刚
学科分类:
依托单位:西安理工大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄颖为,任芳,徐玲,贾利川,朱冠军,崔成华,王卓
关键词:
非均质结构复合材料泡沫电磁屏蔽形态调控
结项摘要

Polymer-based composites with electromagnetic functional fillers exhibit the most promising application in electromagnetic shielding due to their adjustable electromagnetic parameter and good processability. However, high contents of electromagnetic filler and serious surface reflection limit its extensive applications in electromagnetic shielding. To overcome the above-mentioned shortcomings, we put forward using structure regulation of the heterogeneous foam to obtain segregated composite with high efficient electromagnetic absorption performance under low filling content. The obtained composite foam is composed of many construction units, which contains wave-transmitting layer, wave-absorbing layer and wave-reflecting layer. This project intends to adjust the overlap structure of electromagnetic functional particles by adsorption of electromagnetic functional particles on the graphene sheets (GNS) surface. Combined with high pressure filter and filler selected covering, the foam composite with segregated structure and controlled distribution of electromagnetic functional particles is to be obtained. Thus the high-absorption electromagnetic shielding composites being able to repeatedly absorb the electromagnetic wave can be prepared. The effects of overlap of filler on the conductivity and electromagnetic shielding for the polymer composites will be revealed. Additionally, by manipulating the pore structure and the segregated layer distribution through covering the polymer particles with NaCl or electromagnetic functional filler, the relationship between electromagnetic shielding parameters and the structure of foam composites can be founded. This study is very important to explore the regularity of electromagnetic shielding of heterogeneous foam composite. It is also conductive to reveal the absorption and reflection mechanism of electromagnetic wave propagation in the heterogeneous foam composites material, which can provide a theoretical basis and method for actual production of high-absorption electromagnetic shielding materials.

聚合物基电磁功能复合材料具有电磁参数可调及加工性能优异等特点,成为最具应用前景的电磁屏蔽材料。然而,较高的电磁粒子填充量及严重的表面反射限制了其在电磁屏蔽中的广泛应用。为此,我们提出通过对具有良好阻抗匹配的泡沫结构进行非均质化调控来构建由众多透波层+吸收层+反射层组成的隔离型低填充/高吸收电磁屏蔽材料。本项目拟采用混杂电磁粒子间的搭接质量来调控各层电磁参数,并结合高压-沥滤和填料选择包覆法实现泡孔结构及隔离区域分布的可控调节,使入射的电磁波“陷”入到泡孔内部,形成具有多次吸收的电磁屏蔽材料。通过混杂填料搭接结构与复合材料电磁参数间的关系研究,探明填料表面搭接形态对复合材料电磁参数及屏蔽效能的影响规律。通过泡孔结构及隔离区域分布调控与电磁屏蔽参数间的关系研究,探索非均质复合材料泡沫的电磁屏蔽机理,揭示电磁波在非均质泡孔材料中的吸收及反射规律,为高吸收型电磁屏蔽复合材料的设计及制备提供新思路。

项目摘要

针对较高的电磁粒子填充量及严重的表面反射限制了聚合物基功能复合材料在电磁屏蔽中的广泛应用问题,本项目提出了通过具有良好阻抗匹配的泡沫结构进行非均质化调控来构建由众多透波层+吸收层+反射层组成的隔离型低填充/高吸收电磁屏蔽材料。首先研究了层状结构电/磁聚合物基复合材料的微结构与电磁屏蔽性能间的关系及其影响规律,结果发现电/磁粒子分布对复合材料的表面阻抗及内部吸收有重要影响,通过合理的微结构调控可实现电磁波在复合材料表面的低反射和内部多次反射+吸收机制,从而有效损耗电磁能。此外,通过在气凝胶中构建结构可控的电/磁多功能网络,制备了一系列具有高效电磁屏蔽及吸收功能的聚合物基复合膜(如多孔纤维素气凝胶、热塑性聚氨酯、三聚氰胺泡沫、聚偏氟乙烯及丝瓜络等),实现了轻质高效的电磁吸收,研究发现泡孔结构对电磁波入射率有决定性的影响,而完整的电/磁网络及填料分布是高效电磁吸收的关键。在此基础上还进行了高效电磁屏蔽性能和人体运动监测的结合探索性研究,获得了一种可长期稳定使用的柔性电子传感器件。另外,结合注塑成型和表面涂覆法研究了可大规模制备的隔离型电屏蔽复合材料(如PLA及纤维素纸)的微结构对其电磁吸收及力学性能间的影响规律,从而成功制备了具有高效电磁屏蔽和良好力学性能的环保型导电聚合物复合材料,为高电磁屏蔽材料制备提供了新思路。本项目还将填料结构调控的思路拓展到了超级电容器、污水处理、柔性传感器件及热管理材料中,通过填料的微结构调控制备出了一系列具有较大能量密度和功能密度的超级电容器材料、可选择性吸收的染料净化剂及兼具高灵敏度和宽检测范围的柔性器件。这些研究为轻质高吸收型电磁屏蔽复合材料、超级电容器及污水净化等方面的应用提供了理论基础和实践经验。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
3

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
4

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
5

圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须及产卵器感器超微结构观察

圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须及产卵器感器超微结构观察

DOI:10.3969/j.issn.1674-0858.2020.04.30
发表时间:2020

相似国自然基金

1

基于微孔发泡的隔离型聚合物基电磁屏蔽复合材料及其机理研究

批准号:51903145
批准年份:2019
负责人:马忠雷
学科分类:E0303
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

超导电机多电磁屏蔽结构及其阻尼屏蔽效应用理论研究

批准号:58870306
批准年份:1988
负责人:胡之光
学科分类:E0703
资助金额:3.50
项目类别:面上项目
3

竹材多尺度非均质结构强韧及破坏机理

批准号:31170527
批准年份:2011
负责人:王小青
学科分类:C1603
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
4

非均质介质泡沫冲洗污染物去除机制研究

批准号:41272248
批准年份:2012
负责人:陈家军
学科分类:D0702
资助金额:70.00
项目类别:面上项目