在航空航天領域,飛機、衛(wèi)星等飛行器裝載的關鍵電子元器件或電子設備,易受強電磁場環(huán)境的干擾。除了要具備電磁防護的功能,飛行器的部分器件在工作中還應滿足大形變、可拉伸等力學要求。優(yōu)異的導電性能是制備具有高電磁屏蔽性能材料的關鍵。但目前的柔性電子器件難以在承受拉伸、彎曲等大形變的同時保持穩(wěn)定的高導電性能。還原氧化石墨烯薄膜(rGO)具備輕質柔性、高導電及高電磁屏蔽等特點,同時其原料豐富、可大規(guī)模生產(chǎn)。然而,rGO薄膜的結構缺陷、殘留氧原子及片層間的接觸電阻導致其導電性能遠低于理論值,同時石墨烯薄膜為脆性材料,難以滿足可拉伸大變形的要求。本文以提高rGO薄膜的導電、電磁屏蔽性能和實現(xiàn)可拉伸為目的,研究了氧化石墨烯(GO)共價交聯(lián)、片徑尺寸、石墨化溫度及氮原子摻雜改性對石墨烯薄膜性能的影響規(guī)律;采用雙層可拉伸結構,開展了石墨烯薄膜/聚二甲基硅氧烷硅橡膠(PDMS)可拉伸電磁屏蔽材料的制備和性能研究。本文首先研究了共價交聯(lián)對羧基石墨烯薄膜導電、電磁屏蔽性能的影響規(guī)律。結果表明,乙二胺、丁二胺和對苯二胺等改性劑提高了石墨烯薄膜的導電、電磁屏蔽性能。共價交聯(lián)石墨烯薄膜電磁屏蔽性能得到提高的原因主要為:...

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號說明
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 電磁屏蔽材料研究現(xiàn)狀
        1.2.1 金屬材料
        1.2.2 導電高分子
        1.2.3 碳纖維復合材料
        1.2.4 碳納米管及其復合材料
        1.2.5 石墨烯
    1.3 高導電可拉伸電磁屏蔽材料
        1.3.1 高導電rGO薄膜
        1.3.2 可拉伸導電結構
    1.4 選題依據(jù)和研究內容
        1.4.1 選題依據(jù)
        1.4.2 研究內容
        1.4.3 主要創(chuàng)新點
第二章 共價交聯(lián)對石墨烯薄膜導電和電磁屏蔽性能的影響研究
    2.1 引言
    2.2 主要實驗材料、儀器和表征方法
        2.2.1 實驗材料和儀器
        2.2.2 表征方法
    2.3 共價交聯(lián)羧基石墨烯薄膜制備
    2.4 共價交聯(lián)羧基石墨烯薄膜的性能研究
        2.4.1 微觀結構表征
        2.4.2 導電性能
        2.4.3 電磁屏蔽性能
    2.5 本章小結
第三章 熱還原和高溫石墨化對石墨烯薄膜導電和電磁屏蔽性能的影響研究
    3.1 引言
    3.2 流延法制備氧化石墨烯薄膜
        3.2.1 實驗材料和儀器
        3.2.2 氧化石墨烯薄膜制備
    3.3 石墨化溫度對石墨烯薄膜性能的影響
        3.3.1 微觀形貌、結構及元素組成表征
        3.3.2 導電性能
        3.3.3 電磁屏蔽性能
        3.3.4 導熱性能
    3.4 氧化石墨烯片層尺寸對石墨烯性能的影響
        3.4.1 微觀形貌、結構及元素組成表征
        3.4.2 導電性能
        3.4.3 導熱性能
        3.4.4 力學性能
        3.4.5 電磁屏蔽性能
    3.5 電磁屏蔽機理研究
    3.6 本章小結
第四章 氮摻雜石墨烯薄膜的制備與性能研究
    4.1 引言
    4.2 主要實驗材料、儀器和表征方法
    4.3 胺基交聯(lián)氧化石墨烯薄膜制備與性能
        4.3.1 胺基交聯(lián)氧化石墨烯薄膜制備
        4.3.2 胺基交聯(lián)氧化石墨烯微觀結構和組成表征
        4.3.3 800℃熱還原氧化石墨烯薄膜的結構和性能
    4.4 氮摻雜石墨烯薄膜性能研究
        4.4.1 形貌表征
        4.4.2 微觀結構與組成
        4.4.3 力學性能
        4.4.4 導電性能
        4.4.5 電磁屏蔽性能
    4.5 本章小結
第五章 共價交聯(lián)和氮摻雜對石墨烯納米帶器件輸運性能的理論研究
    5.1 引言
    5.2 石墨烯納米帶器件的模型建立和優(yōu)化
        5.2.1 計算方法
        5.2.2 器件模型
    5.3 胺基共價交聯(lián)石墨烯納米帶器件的輸運性能
    5.4 氮摻雜石墨烯納米帶器件的輸運性能研究
        5.4.1 氮原子摻雜種類對器件輸運性能的影響規(guī)律
        5.4.2 石墨氮原子摻雜數(shù)量對器件輸運性能的影響規(guī)律
    5.5 本章小結
第六章 高可拉伸高電磁屏蔽石墨烯復合膜制備與性能研究
    6.1 引言
    6.2 石墨烯薄膜/PDMS復合膜制備
    6.3 PDMS基底波紋形狀對復合膜性能的影響
        6.3.1 有限元模擬
        6.3.2 PDMS基底波紋形狀對復合膜伸縮率的影響
    6.4 PDMS基底橫向預拉伸對復合膜伸縮率的影響
        6.4.1 泊松效應
        6.4.2 波紋狀PDMS基底雙向預拉伸
    6.5 雙向預拉伸Graphene/PDMS復合膜的電磁屏蔽性能研究
        6.5.1 LG-EDA-2/PDMS-2 復合膜性能表征
        6.5.2 LG-EDA-2/PDMS-2/50.5 復合膜性能表征
    6.6 本章小結
第七章 結論與展望
    7.1 全文總結
    7.2 展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果



本文編號：3837130