山东大学：​多层CFP石墨烯CoC复合资料用于国防和航空航天

  选用逐层拼装技能，开发出了具有可调电磁搅扰屏蔽功能的复合资料。该复合资料具有优异才能的高电导率（2475.86 S/m）和超卓的电磁搅扰屏蔽功能（均匀 X 波段电磁搅扰功率（SE）38.46 dB，肯定屏蔽效能（SSE/t）= 14388.56 dB cm2 g-1）。通过逐层拼装技能，7 层拼装资料的 EMI SE 功能到达 85.83 dB，EMI SSE/t 到达 32110.51 dB cm2 g-1。

  通过仿真验证，比较了资料的 EMI 屏蔽功能，为 EMI 资料规划供给了思路。此外，该资料还具有优异才能的焦耳加热功能、快速的电热响应和杰出的温度可控性。该资料在恶劣的环境条件下，包含强酸、强碱、有机试剂、超声波、焚烧进程和极低的温度下，都表现出杰出的适应才能。虽然遭到这些严苛条件的影响，它的功能仍就坚持在 90% 以上。本研讨提出了一种磁介质协同、功能可调的 CFP 屏蔽资料，在未来的可穿戴设备、国防和航空航天范畴具有巨大的使用潜力。

  图2. 初始 CFP（a）和通过氧化氢改性的碳纤维外表（b）的扫描电镜图画。右侧图画为扩大图画。(c-e) CFP @ GO 的扫描电镜图画，GO 接枝了不同浓度的 APTE (f) GO 经不同浓度的 APTES 改性后的傅立叶改换红外光谱 (g) CFP 和改性 CFP 以及接枝了 GO 的 CFP 的傅立叶改换红外光谱。

  图3：（A-c）聚合 ZIF-67 颗粒的外表描摹，以及能量色散光谱仪（EDS）对 C、O 和 Co 元素的测绘。d-f）聚合前后的高分辨率 X 射线s 的峰别离光谱和 Co2p 的密封光谱。

  图4：（a）是热处理后的 XRD 图样，将 40-60° 2θ 的峰方位扩大后得到（b）图样。如图（c）拉曼光谱热处理前后所示，对 CGZ-1000 进行峰值别离，得到图（d）。

  图6. (A) 叠层拼装后的电导率改变图 (B) 叠层拼装后的均匀屏蔽效能直方图 (C) 厚度与均匀电磁搅扰屏蔽效能和电导率之间的联系 (d-f) 叠层资料的反射效能 SER、吸收效能 SEA 和全体屏蔽效能 SET (g) 资料的电磁屏蔽效能与同类型薄膜资料的电磁屏蔽效能比较 (h) 多层拼装的屏蔽机理示意图。

  图8. (A) 在相同电压下不同层资料外表温度随时刻改变的曲线 (B) 在不同电源电压下一层资料外表温度随时刻改变的曲线 (C) 资料温度随电压升高或下降的阶跃改变 (D) 长时间安稳的焦耳加热功能 (E) 在 6V电压下去离子水作为热管理器使用的红外图画。

  综上所述，本研讨通过原位聚合和热处理工艺成功制备了 /C 复合资料。依据成果得出，退火温度对资料的 EMI 特性有必定影响。ZIF-67衍生的Co/C纳米粒子均匀地涣散在GO片接枝的碳纤维（CF）上，传统碳在热处理进程中诱导了CF的石墨化程度。这就形成了一种共同的三维分层结构，可协同结合介电损耗和磁损耗。通过 1000 °C 热处理的 /C 样品具有十分超卓的高导电性（2475.86 S/m），并在 X 波段完成了超卓的电磁屏蔽功能（均匀 X 波段 38.46 dB，EMI SSE/t 为14388.56 dB cm2g-1）。在逐层拼装进程中，7 层到达 80 dB 以上，衰减了 99.999999 % 的电磁波。

  仿真剖析了资料在逐层拼装进程中的可控电磁搅扰功能，并剖析了电磁波传输进程中的电场、磁场、电流和能量流密度矢量的散布。本文还展现了杰出的焦耳加热功能，在 10 V 电压下可敏捷到达 315 ℃，在 6 V 电压下具有长时间加热安稳性。一起，在恶劣环境下进行安稳性测验后，该资料仍能坚持 90% 以上安稳的电磁搅扰功能。因而，/C复合资料可作为一种牢靠的高功能 EMI 屏蔽资料，在杂乱环境、军事兵器、航空航天等范畴具有巨大的使用潜力。