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。     

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。     

基于交流阻抗的聚乙烯/碳纳米管导电复合材料的室温逾渗性能

聚合物基导电复合材料的室温逾渗机理是其使用和制备的重要基础。为了阐述聚乙烯/碳纳米管导电复合材料的室温逾渗性能,文中基于交流阻抗的分析思路和方法,采用电阻电容的等效电路模拟复合材料中的电学性能。以熔融法制备的高密度聚乙烯(HDPE)/碳纳米管(CNTs)复合材料为研究对象,测试其室温下的电学性能与CNTs含量间的关系,其中交流(AC)阻抗测试频率范围为100Hz到106.5Hz。当碳纳米管质量分数为0.5%时复合材料的电导率升至10~(-6)S/cm,表明复合材料中逾渗网络已初步形成。随频率变化的AC阻抗可清晰地展示HDPE/CNTs中导电网络的形成过程,并表明在导电复合材料的电学逾渗中,复合材料的导电机理逐渐由电容主导向电阻主导变化。     

3D打印制备碳纳米管/环氧树脂电磁屏蔽复合材料

采用3D打印技术制备具有连续通孔的环氧树脂基体,利用浸渍工艺将碳纳米管（CNTs）附着于环氧树脂基体孔壁,获得具有优异电性能和电磁屏蔽功能的CNTs/环氧树脂复合材料。研究结果表明,CNTs含量仅为2.86vol%时,CNTs/环氧树脂复合材料电导率高达35 S/m,总电磁屏蔽效能高达39.2 dB（厚度为2.0 mm）。研究表明,CNTs/环氧树脂复合材料对进入其内部电磁波的吸收占总屏蔽效能的98%,表现出吸收屏蔽为主导的电磁屏蔽机制。CNTs/环氧树脂复合材料的弯曲强度和弯曲模量相比环氧树脂基体也有一定的提高。该研究为具有优异电磁屏蔽性能的高分子基复合材料制备提供了新思路和方法。      

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%。     

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。     

多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合材料电磁屏蔽性能研究

通过熔融共混、流延成膜法制备了多壁碳纳米管/聚乙烯醇(MWCNTs/PVA)复合材料,并研究了碳纤维作为增强体的作用。扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热重分析表明:MWCNTs在PVA基体中均匀分散且形成了良好的空间导电网络;MWCNTs的加入会使吸收峰转移并与PVA发生键合反应;MWCNTs/PVA复合材料具有优异的热稳定性,热分解温度低于105℃时只有少量水分蒸发。导电性和电磁屏蔽测试表明,MWCNTs/PVA复合材料电磁屏蔽性能随其导电性的增强而提高,MWCNTs质量分数为1.2%的复合材料样品,在干扰电磁波频率为1~18GHz频段上具有良好的屏蔽性能,当干扰电磁波频率为13.3GHz时,其屏蔽效能为36.7dB。碳纤维可以增强MWCNTs/PVA复合材料的屏蔽性能,MWCNTs质量分数为0.6%的碳纤维增强MWCNTs/PVA复合材料样品,在干扰电磁波频率为1~18GHz频段时,其电磁屏蔽效能大于40dB。     

纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极的制备

目的以纳米纤维素/碳纤维复合膜为导电基底,制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管超级电容器电极。方法利用超声处理和真空抽滤制备纳米纤维素/碳纤维复合膜;利用原位聚合法制备聚苯胺和聚苯胺/碳纳米管复合材料;通过真空抽滤法制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺电极和纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极。结果在纳米纤维素/碳纤维复合膜中,碳纤维形成了互穿导电网络结构,是良好的超级电容器电极导电基体;纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,在扫描速率为5 mV/s的条件下,质量比电容为380.74 F/g,且在1000次循环测试后,电容保留率为88.05%。结论以纳米纤维素/碳纤维导电复合膜作为基体制备的纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,可以作为超级电容器电极。     

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/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...     

塑料和碳纳米管制成的电磁屏蔽材料

美国弗吉尼亚州立大学开发出一种由塑料、碳纳米管和发泡剂组成的电磁屏蔽材料。这种新型纳米复合材料据说还可防止腐蚀，而且比金属更便宜。对重量特轻的导电纳米复合材料的研究表明，仅仅含有1％～2％的纳米管即可使电导率提高10个量级。碳纳米管还可提高热导率，改善其散热能力。     

单壁碳纳米管掺杂Nafion共聚物复合膜制备及其电学性质研究

将SWNTs分散于Nafion乙醇溶液中,成功制备了SWNTs/Nafion膜,从结构和导电性方面对碳纳米管掺杂Nafion聚合物导电膜进行了研究,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和拉曼光谱测试对碳纳米管掺杂Nafion聚合物导电膜进行结构表征,结果表明SWNTs/Nafion复合膜中Nafion更容易与纤维素膜紧密结合;利用循环伏安法测试了SWNTs/Nafion聚合物膜的导电性质,电导率由3.155×10-9S/m变化到5.626×10-7S/m,提高了两个数量级,且CV曲线有明显的电容环,这是因为SWNTs/Nafion样品膜中存在赝电容,同时由于SWNTs掺杂在Nafion中内形成三维互穿结构导电网络,这两点原因使得样品电导率得到明显提高。     

十八胺改性碳纳米管导电纸的性能研究

以多壁碳纳米管为导电剂,通过十八胺修饰改性,使用常规印刷技术,将经过十八胺修饰后的碳纳米管沉积于纸纤维网络上,制成可运用于电子器件的碳纳米管导电纸,并运用扫描电子显微镜、矢量网络分析仪、红外光谱仪与表面电阻测量仪对其进行表征。结果表明,经过十八胺修饰过的碳纳米管,其分散性能提高,表面电阻率大幅度下降,电磁屏蔽性能大幅提高。     

掺入碳纳米管提高聚苯乙炔的导电性研究

用AlCl3作催化剂制备了聚苯乙炔（PPA），采用共混法制备了碳纳米管（CNTs）与PPA的复合材料，并进行了导电性能测试，结果表明，当CNTs含量增加时，复合材料的电导率升高，CNTs含量为3%时是复合材料导电的临界浓度，当CNTs含量达25%时复合材料达极限电导率，比纯的PPA的电导率提高了13个数量级。CNTs/PPA复合材料的导电机理符合导电通道理论。     

GNS/PMMA泡沫复合材料的制备及其电磁屏蔽性能

本文采用电泳法在泡沫镍表面沉积一层石墨烯,接着浸渍一层聚甲基丙烯酸甲酯,最后去除泡沫镍模板获得石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯泡沫复合材料。采用扫描电镜、四探针电导率仪及矢量网络分析仪等对材料的形貌结构及性能进行表征。结果表明该泡沫复合材料完整地继承了泡沫镍的三维骨架结构,石墨烯在聚合物骨架中相互连接形成全连通的导电网络,使得该复合材料具有良好的电导率及电磁屏蔽性能。孔径0.25mm、厚度1.5mm的该复合材料的电导率最大可达1.5S·m-1,在8~12GHz范围内,其电磁屏蔽效能最高可达12.7dB,其中吸收损耗占总损耗的99%。因此以吸收损耗为主要屏蔽机制的石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯泡沫复合材料是一种有前途的轻质、透气型电磁屏蔽材料。     

碳纳米管/聚苯乙炔复合材料的导电性

用AlCl₃ 作催化剂制备了聚苯乙炔( PPA) , 用浓H₂SO₄ 进行磺化改性, 通过共混制得碳纳米管(CNT) /PPA 及磺化CNT/ PPA 复合材料, 进行导电性能、XRD 等测试。当CNT 含量增加时, 复合材料的电导率升高, 磺化CNT/ PPA 的导电阈值比CNT/ PPA 的导电阀值降低了1 %, 前者达到极限电导率所需CNT 的量是后者的10 %; 分析了随着温度变化影响复合材料电阻变化的因素; XRD 测试表明, 在CNT 界面上的磺化PPA 有新的晶型产生。      

镀镍PET纤维/环氧树脂复合材料的性能

以PET纤维经超声波化学镀镍制成的导电PET/Ni纤维作填料,与环氧树脂共混,制得导电环氧树脂复合材料.对纤维表面镀层的形态结构及复合材料的导电性、电磁屏蔽性及力学性能进行了深入的研究.结果表明,填充适量(1%～5%,质量分数,下同)的纤维就可以得到导电性能良好的复合材料,同时也具有较好的电磁屏蔽性能,当纤维含量为3%时材料的力学性能也得到改善.     

单壁碳纳米管无纺布/环氧树脂复合材料的电磁屏蔽性能

采用一种导电材料预制体-单壁碳纳米管(Single-wall carbon nanotube,SWCNT)无纺布与环氧树脂复合制备了电磁屏蔽复合材料,并对所制复合材料的电磁屏蔽性能进行了表征。结果表明:所制复合材料对电磁波的屏蔽效率随SWCNT无纺布厚度的增加而增加。在较低的SWCNT无纺布填加量下所制复合材料可以实现对低频电磁波较高的屏蔽效率。不同于填加粉体导电材料所制电磁屏蔽复合材料,作为导电材料预制体使用的SWCNT无纺布是一个独立的整体导电薄膜,可以直接引入到基体当中,不存在分散问题。并且通过简单的导电预制体多层叠加的方式即可实现复合材料更高的屏蔽效率。