【摘 要】
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随着智能、紧凑和高度集成的电子产品的普及,电磁干扰问题越来越严重,不仅会影响电子器件和装备的正常运行,还威胁到人类的健康及生态系统的良性发展。因此,抑制或减轻不良的电磁辐射已成为材料科学的一个重要领域。传统屏蔽材料如Cu、Al、Ag和不锈钢由于其高导电性而被广泛用于电磁屏蔽。然而,其高密度、难加工和耐腐蚀性差等缺点限制了它们的广泛应用。本论文将导电/磁性纳米粒子构筑在聚氨酯纳米纤维表面,并通过光热
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号:51873178,编号:21673203）； 高分子材料工程国家重点实验室（四川大学）开放项目（No.sklpme2020-4-03）； 江苏省青蓝工程； 江苏省高等学校重点学科建设； 江苏省研究生科研与实践创新计（No.KYCX18236
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随着智能、紧凑和高度集成的电子产品的普及,电磁干扰问题越来越严重,不仅会影响电子器件和装备的正常运行,还威胁到人类的健康及生态系统的良性发展。因此,抑制或减轻不良的电磁辐射已成为材料科学的一个重要领域。传统屏蔽材料如Cu、Al、Ag和不锈钢由于其高导电性而被广泛用于电磁屏蔽。然而,其高密度、难加工和耐腐蚀性差等缺点限制了它们的广泛应用。本论文将导电/磁性纳米粒子构筑在聚氨酯纳米纤维表面,并通过光热诱导界面烧结的方法增强聚合物基体与纳米填料、功能层与功能层之间的相互作用,最后制备出多功能纳米纤维复合膜并用于电磁屏蔽,研究了材料结构与性能之间的关系,阐明了电磁屏蔽机理。论文包括以下三个部分:1.利用超声驱动碳纳米纤维（CNFs）在聚氨酯纳米纤维表面分布,然后在纤维表面化学镀上银纳米粒子（AgNPs）,构筑CNFs/AgNPs双导电网络结构,利用复合纤维膜优异的光热作用进行界面烧结增强纳米粒子和高分子纤维之间的相互作用。纳米纤维复合膜电导率可达112.1 S cm-1,X波段的电磁屏蔽效能（EMI SE）和比电磁屏蔽效能（SSE）分别为59.4 dB和333.9 dB mm-1,接触角达150.3°。在超声清洗、循环单轴拉伸和多次磨损后,其电导率、接触角和平均电磁屏蔽效能几乎不变,表现出优异的表面稳定性和耐久性。2.通过静电纺丝在Ag@PU纳米纤维膜上构建磁性聚氨酯/四氧化三铁纳米粒子（Fe3O4 NPs）（PF）层,通过光热诱导界面烧结提高PU/Fe3O4与PU/AgNPs层的界面粘结,最终获得具有非对称结构的导电导磁P-Fe3O4/PU-Ag@PU纳米纤维复合膜。复合纤维膜具有良好的优异的光热性能和耐用性,X波段的EMI SE达69.6 dB,Ag@PU与PU/Fe3O4层接触角达分别为141°和1 18°。由于材料表面与空气阻抗匹配,非对称纳米纤维复合膜的吸收系数达0.205,实现电磁波的部分吸收,有效降低电磁波反射造成的二次污染。3.将聚乙烯吡咯烷酮（PVP）引入到银前驱体中,通过浸渍-还原制备超亲水PVP/Ag@PU纳米纤维复合膜,然后通过与研究内容2中相同的方法在PVP/Ag@PU表面构建疏水PF层,最后获得具有水定向水分传输特性的纳米纤维复合膜Fe3O4/PU-PVP/Ag@PU。PVP可以改善疏水层和超亲水层的界面结合并提高材料表面稳定性。完善的导电和磁性网络赋予纤维膜出色的电磁屏蔽性能,EMI SE达55.7 dB,并且具有优异的耐用性。
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