碳纳米管导电纸制备及其性能研究

以晶须状多壁碳纳米管为导电剂,纸纤维为基体,采用高速剪切分散工艺将碳纳米管均匀分散在纸纤维基体中制成碳纳米管纸纤维浆料,经真空抽滤制备碳纳米管导电纸。检测了碳纳米管导电纸的电磁屏蔽性能及电化学性能。研究结果显示,碳纳米管导电纸在300~1500MHz频段,屏蔽效能SE达19~22dB,碳纳米导电纸替代石墨作为锌锰电池的集流体时,锌锰电池的放电能力提高62%。     

碳纳米管导电纸的制备及改性研究

以纸纤维作为载体,碳纳米管(CNTs)为导电剂,采用普通造纸的工艺制成碳纳米管导电纸。通过对碳纳米管的石墨化处理改性导电纸性能,采用X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪等对其表征。研究表明,当纸纤维和碳纳米管加载比为1∶1时,碳纳米管经石墨化改性后,导电纸电导率和导热系数大幅增大,在175~2 700 MHz频段,电磁屏蔽效能提高到-28~-35dB,对比未石墨化碳纳米管导电纸屏蔽效能平均提高10dB。     

不同导电剂导电纸的电磁屏蔽效能研究

研究了碳纳米管、石墨、炭黑及其混合材料作为导电剂与纸纤维复合制成导电纸的电磁屏蔽的效能。采用普通造纸法成型导电纸。使用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪对其进行表征,其中炭黑导电纸的电磁屏蔽效能最好,屏蔽效能为-28~-35dB。掺杂碳纳米管对石墨的导电性和屏蔽性能改变巨大。在2500MHz以上碳纳米管导电纸屏蔽效能接近并超越炭黑导电纸,表明碳纳米管在高频率情况下表现出更强的屏蔽能力。     

碳纳米管/不锈钢纤维/尼龙6复合材料的制备与性能研究

采用预制母料法制备了碳纳米管/不锈钢纤维/尼龙6 (CNTs/SSFs/PA6)导电高分子复合材料,通过同轴传输线法、电压-电流法、拉伸试验、悬臂梁冲击等实验,测试并分析了材料的电磁屏蔽、电学和力学性能.研究发现:复合材料的电磁屏蔽效能随着不锈钢纤维含量的增加而增强,纤维含量在4wt％～6wt％时出现逾渗现象,纤维含量...     

稀土氧化物和碳纳米管共掺导电纸的电磁屏蔽性能研究

以纸纤维作为基体,稀土掺杂碳纳米管作为导电剂,采用高速剪切分散工艺混合均匀,通过真空抽滤制备碳纳米管复合导电纸,并研究了其电磁屏蔽性能。采用扫描电子显微镜、四探针电阻仪和矢量网络分析仪对其进行表征。结果表明,分别采用CeO_2、Pr_6O_(11)和Sm_2O_3掺杂碳纳米管作为导电添加剂。CeO_2作为稀土添加剂时,电磁屏蔽性能最佳,导电纸的电磁屏蔽性能提高了约2dB。CeO_2稀土氧化物在碳纳米管中掺杂量从15%(wt,质量分数,下同)增加到35%时,碳纳米管导电纸的电磁屏蔽性能先增强后减弱,在CeO_2掺杂量为20%时达到最大值,在1000MHz时屏蔽效能达到-29.4dB。     

PANI-HCl/PAN电磁屏蔽纳米纤维膜的制备与表征

用化学方法合成盐酸掺杂的导电聚苯胺,然后以静电纺丝技术制备PANI-HCl/PAN纳米柔性电磁屏蔽材料。利用红外光谱和扫描电镜分别对纳米纤维结构和形貌进行表征分析,并用电子万能试验机和矢量网络分析仪分别对导电聚苯胺薄膜的力学性能及屏蔽特性进行了测试和分析。结果表明,随着PANI-HCl含量的增加,纺丝溶液的电导率增加,纳米纤维直径减少,力学性能降低;PANI-HCl/PAN纳米薄膜的电磁屏蔽性能随着薄膜厚度的增加,电磁屏蔽性能提高,当薄膜厚度为91.04μm时,薄膜的电磁屏蔽效能达到20.38dB;同时,纳米纤维膜在低频段均表现良好的电磁屏蔽效果,在1～9MHz频率范围内,当聚苯胺的含量达到13%时,屏蔽率达到90%以上。     

PAN/MWNTs纳米纤维的制备及电磁屏蔽性能研究

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/多壁碳纳米管(PAN/MWNTs)复合纳米纤维。利用红外光谱和扫描电镜分别对纳米纤维结构和形貌进行了表征分析,并用高阻仪和矢量网络分析仪分别对PAN/MWNTs纳米纤维的导电性能及电磁屏蔽性能进行了测试。结果表明,随着MWNTs含量的增加,纤维直径减小,纤维的导电性能增强;纳米纤维膜在低频段均表现良好的电磁屏蔽效果,在1～15MHz频率范围内,当碳纳米管的含量达到10%以上时,屏蔽率达到90%以上。     

碳纳米管/纤维素纤维复合纸及其电磁屏蔽性能研究

研究了以碳纳米管(CNTs)作为导电剂纤维素纤维为基体的复合纸的制备工艺和电磁屏蔽性能。通过使用球磨、超声、剪切和磁力搅拌等多种分散工艺制得CNTs/纤维素纤维复合纸,研究了不同分散工艺对复合纸性能的影响,并确定最佳制备工艺。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)对CNTs检测检测。采用四探针电阻仪、矢量网络分析仪对CNTs/纤维素纤维复合纸进行性能检测。研究结果表明,球磨与剪切复合工艺制得的CNTs/纤维素纤维复合纸电导率达到47.35S/m,电磁屏蔽效能最高,为18~22.5dB,具有较好的性能。     

碳纳米管含量对碳纳米管-纤维素复合材料电磁屏蔽性能的影响

以石墨化处理的碳纳米管为导电填料、纤维素纤维为基体,用真空抽滤法制备碳纳米管-纤维素纤维复合材料,用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪等手段对其进行了表征,研究了碳纳米管含量对碳纳米管-纤维素复合材料电磁屏蔽性能的影响。结果表明,样品的形状和电阻可控,具有良好的柔韧性、导电性能和电磁屏蔽性能。碳纳米管吸附于纤维上,构成了良好的导电网络。在碳纳米管加载量由10%提高到71%的过程中,碳纳米管复合纸的电导率和屏蔽性能明显提高,电导率由9.92 S/m提高为216.3 S/m,在175 MHz-1600 MHz频段屏蔽效能由15d B提高为45d B。     

孔隙率对三维针刺C/C复合材料电磁屏蔽性能的影响

通过多次重复先驱体浸渍裂解(PIP)工艺过程,改变材料的孔隙率和体密度,制备不同孔隙率的三维针刺碳/碳(C/C)复合材料,并研究了在8.2~12.4GHz频率范围内(X波段)不同孔隙率C/C复合材料的电磁屏蔽效能。结果表明:适当降低孔隙率有利于提高C/C复合材料的总电磁屏蔽效能和电磁吸收屏蔽效能,当开气孔率为33.4%时,C/C复合材料具有最大的电磁屏蔽效能(40dB),且电磁吸收屏蔽效能(30dB)远大于电磁反射屏蔽效能(12dB),是极具潜力的高吸收低反射电磁屏蔽材料。     

柔性碳/三聚氰胺复合泡沫的电磁屏蔽与传感特性

智能可穿戴设备不断发展,对柔性传感与电磁屏蔽提出了更高的要求。以三聚氰胺泡沫为基底,通过一种低成本、短周期的浸渍-化学镀镍工艺,将纳米碳质颗粒等物质包覆于三聚氰胺泡沫骨架,制备了兼具电磁屏蔽与柔性传感的复合泡沫材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机、电化学工作站和矢量网络分析仪研究了碳/三聚氰胺复合泡沫的微观结构、循环压缩、应力传感特性及电磁屏蔽效能。结果表明,碳/三聚氰胺复合泡沫呈三维开孔网状结构,压缩韧性良好;镀镍后,复合泡沫的最大应力为2.75 MPa,循环压缩前两圈吸收能量为22.17 MJ·cm^-3。碳/三聚氰胺复合泡沫呈压阻式传感特性,在低应力区传感准确性良好,测试范围较宽,灵敏度为(0.62±0.06) kPa^-1;镀镍后,响应电流增大,复合泡沫在高应力区传感准确性良好,灵敏度为(3.38±1.0) kPa^-1。碳/三聚氰胺复合泡沫的电磁屏蔽以吸收屏蔽效能为主。镀镍前,电磁屏蔽效能与密度呈正相关,当密度为0.168 g·cm^-3时,复合泡沫的比电磁屏蔽值最优,为182.86 d...     

不同尺寸的碳纳米管接枝聚酰亚胺复合材料的分子动力学模拟

本工作利用分子模拟软件Materials Studio建立了聚酰亚胺(PI)模型、不同直径的多壁碳纳米管模型(MWCNT)、不同长度的多壁碳纳米管模型(MWCNT)以及MWCNT/PI复合材料模型,探究了不同尺寸的MWCNT对MWCNT/PI复合材料模型的力学性能和玻璃化转变温度(T_g)的影响。计算结果表明,当加入长度为10～20μm、直径为10～20 nm的MWCNT,复合材料MWCNT/PI-1的杨氏模量和剪切模量分别为24.935 4 GPa和7.977 GPa;加入直径为10～20 nm、长度大于50μm的MWCNT后,复合材料MWCNT/PI-7的力学性能提高最为显著,杨氏模量和剪切模量分别为26.671 GPa和9.246 2 GPa。这表明MWCNT的直径越小或长度越长,即长径比增加,其与PI之间的相互作用力越强,从而可提高PI复合材料的力学性能,且MWCNT/PI的玻璃化转变温度升高。     

碳纤维连续镀镍生产工艺及其屏蔽复合材料

为了提高碳纤维镀镍工艺的生产效率以及对填充复合型电磁屏蔽材料的开发,使用自行研发的碳纤维(CF)连续电镀镍生产设备生产镀镍碳纤维(Ni-CF),并制备了镀镍碳纤维增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合材料(Ni-CF/ABS),研究了偶联剂对复合材料力学性能的影响,以及纤维金属化及纤维含量对复合材料电磁屏蔽性能的影响。结果表明,偶联剂使复合材料具有更好的力学性能,拉伸和弯曲强度分别达到41 MPa和61.4 MPa。纤维质量分数为12%时,复合材料达到最佳的电磁屏蔽效能。     

单向取向碳基气凝胶的制备及电磁屏蔽性能研究

碳基气凝胶具有自支撑的三维导电网络,是开发新型高性能电磁屏蔽及吸波材料的研究热点。通过单向冷冻干燥法制备了具有单向取向结构的碳纳米管/壳聚糖(CNT/CS)气凝胶,考察了不同CNT/CS浓度及配比对气凝胶冷冻速率、线性收缩率、微观结构、电导率和电磁屏蔽效能的影响,研究了取向方向对气凝胶导电性能和电磁屏蔽效能的影响。结果表明：CNT/CS气凝胶具有显著的各向异性,取向方向上的电导率最高可达14.34S/m,是垂直于取向方向上的1.5～3.0倍。CNT/CS气凝胶具有优良的电磁屏蔽效能,在12GHz的频率下屏蔽效能最高可达20.3dB。气凝胶在垂直于取向方向上的电磁屏蔽效能高于取向方向。     

碳纳米管在1～6GHz频段的电磁波屏蔽性能

研究了碳纳米管高频电磁波的屏蔽性能.碳纳米管经微波处理后在丙酮中经高速剪切分散,再加入到硅橡胶中经超声和搅拌分散制成试样.采用扫描电镜(SEM)观测碳纳米管在基体中的分散状况,采用AV3620型矢量网络分析仪检测电磁屏蔽性能.研究显示,随着碳纳米管加载量的增加,试样的导电性能和电磁屏蔽性能均得到 改善.碳纳米管加载量达到12%(质量分数,下同)时,试样的表面电阻率下降9个数量级,减小到103Ω,电磁屏蔽性能大幅提高.在1～6GHz频率范围内,屏蔽效能达到-30～-42dB.     

聚环状对苯二甲酸丁二醇酯/碳纳米管复合材料的制备及反应动力学研究

采用原位聚合法制得聚环状对苯二甲酸丁二醇酯/多壁碳纳米管(pCBT/MWCNT)纳米复合材料,研究了复合体系的流变行为。研究结果表明:酸化后的MWCNT变短,分散性能明显变好,在MWCNT酸化时间为3h,用量为0.5%条件下,制得的pCBT/MWCNT纳米复合材料的拉伸强度、拉伸模量和弯曲模量达到最大,分别为57.1MPa、1345.3MPa和2754.7MPa,弯曲强度达到93.3MPa,具有较好的力学性能。     

石墨烯/多壁碳纳米管复配改性对天然橡胶复合材料应变传感性能的影响EI

通过溶液共混法将不同配比的石墨烯/多壁碳纳米管(GE/MWCNT)添加到天然橡胶(NR)中,制备了具有电阻-应变响应特性的GE/MWCNT/NR复合材料。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)表征了纳米碳填料在NR基体中的分散情况,研究了不同GE和MWCNT配比对材料力电性能的影响规律,通过傅里叶变化红外光谱分析了NR复合材料中纳米碳填料与基体之间的相互作用。结果表明,GE与MWCNT以及橡胶分子链之间的结合力促进了填料在基体中的分散,使复合材料的电阻/应变响应稳定性、灵敏性以及单调性明显优于不含GE的材料,并确定了GE与MWCNT复配比为1:1时,材料各项性能最优。     

多功能聚吡咯/聚酰亚胺电磁屏蔽复合膜的制备与性能研究

目的 开发具有优异屏蔽效率、轻质且热稳定性良好的电磁屏蔽材料。方法 以聚酰亚胺(PI)为聚合物基体,聚吡咯(PPy)为添加相,采用静电纺丝-低温原位聚合技术制备PPy/PI电磁屏蔽复合膜。通过在薄膜内部的多孔结构中构建致密的导电网络,赋予复合膜优异的导电性和高效的电磁屏蔽效能。结果 在聚合PPy浓度为0.1 mol/L时,复合膜的电导率和电磁屏蔽效能分别为2.23 S/cm和26.04 dB,且其单位厚度电磁屏蔽效能可达到110.81 dB/mm,展现出优异的电磁屏蔽性能。结论 PPy/PI复合纤维膜表现出良好的力学性能(拉伸强度为11.73 MPa)、优异的热稳定性(>400 ℃)和力学传感性能,具备在恶劣环境下广泛应用的潜力。     

POSS/粘土/多壁碳纳米管杂化碳纳米纸基复合材料防火性研究

多壁碳纳米管(MWCNTs)、粘土和多面齐聚半硅氧烷(POSS)组成的杂化碳纳米纸是通过碳纳米管巴基纸制备工艺制备而成, 碳纳米纸可做为表面防火层与聚合物基复合材料共固化成型。利用场发射扫描电镜(FESEM)和BJH法分别对碳纳米纸和杂化碳纳米纸微观结构和平均孔径分布进行表征。利用锥形量热仪在热辐射功率50 kW/m²条件下分析外贴碳纳米纸复合材料及复合材料对比样的防火特性。燃烧实验结果表明: 碳纳米纸和杂化碳纳米纸作为防火层的复合材料的峰值热释放速率(PHRR)与复合材料对比样相比分别下降20.2%和35%, 同时CO释放量和烟释放量也明显降低。通过FESEM研究表明燃烧实验后外贴杂化碳纳米纸复合材料的燃烧残余物表面形成了一层致密的积炭物结构, 防火阻燃性能明显提高。     

碳系电磁屏蔽材料的研究进展

碳系电磁屏蔽材料是屏蔽材料的重要组成部分.主要介绍了炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管及其他碳系电磁屏蔽材料的研究进展,着重阐述了这些碳系电磁屏蔽材料的优缺点和改性方法,并指出复合化和纳米化将是碳系电磁屏蔽材料今后发展的重点.