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随着现在科技迅猛的发展,人类已步入信息化的社会,电磁波作为日常生活中信息传播的重要载体,已经渗入到了各个领域;与此同时这些电磁波所带来的电磁干扰和电磁辐射问题逐渐严重,因此各国开始加大力度对电磁屏蔽材料的研究。最近几年来,电磁屏蔽材料向着薄、轻、宽、强的方向发展。本文先采用成本低廉和环境友好型的生物材料细菌纤维素作为制备碳纤维的前驱体。然而我们所制备出的碳纤维介电损耗和磁损耗较小,直接用它作为屏蔽材料效果不理想,因此如何提高碳纤维的介电损耗和磁损耗就是本文的研究的重要内容。本文使用化学镀的方法,在碳纤维的表面包覆着一层磁性的镍钴纳米颗粒,进一步来改善材料的介电损耗和磁损耗,并对其形貌、组成、物相、电导率、静态磁性能、动态磁性能进行了测试。主要研究内容如下:碳纤维的制备:我们分别在不同的温度下(800℃,1200℃和1400℃)对冷冻干燥和直接干燥的细菌纤维素进行碳化。试验结果表明采用冷冻干燥的细菌纤维素在1200℃碳化的工艺所制备的生物纳米碳纤维的空间网络结构保存较为完整和电磁屏蔽效能最佳。通过对此工艺制备的碳纤维进行表征测试,在EDS图谱中可以发现制备的碳纤维中碳的含量达到95.45 wt%,在XRD图中可观察到碳纤维在2θ=24.35o时有一个典型的乱层石墨(002)峰。碳纤维的前期处理:前期处理的基本过程包括氧化、敏化和活化。通过前期处理工艺后,使得具有较高催化活性的金属颗粒包覆在碳纤维的表面,就能促进后续化学镀反应继续进行下去。其中在红外图谱中发现了经过氧化处理的碳纤维表面出现了较多的亲水基羟基冠能团,这些官能团有利于提高金属颗粒和碳纤维之间的结合能力。化学镀:本文主要研究了化学镀液中主盐硫酸钴和硫酸镍不同的摩尔浓度比对复合材料电磁屏蔽效能的影响。确定了碳纤维表面包覆镍钴的最佳工艺条件:硫酸钴(CoSO4·7H2O)0.033 M,硫酸镍(NiSO4·6H2O)0.067 M,次亚磷酸钠(Na2H2PO2·H2O)0.3 M,柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)0.27 M,硫酸铵((NH4)2SO4)0.37 M,镀液的pH=9,反应温度35°C,时间15 min。通过化学镀制备出的碳纤维/镍钴(CF/NiCo)复合材料为非晶结态。实验结果表明,通过热处理工艺能够改变碳纤维/镍钴(CF/NiCo)复合材料的静态磁性能,物相结构和电导率。电磁屏蔽性能:电导率,介电常数和电磁屏蔽效能都随着复合材料的填充量的增加而增加。镀镍钴碳纤维的电导率,介电常数和屏蔽效能都大于镀前的碳纤维。当填充量为30 wt%,碳纤维镍钴复合材料在频率为12.4 GHz时,它的吸收损耗(SEA)和反射损耗(SER)分别为可达到37.3 dB和3.9 dB,因此总的电磁屏蔽效能(SET)达到41.2 dB,它可以屏蔽99.99%的电磁波,进一步表明了碳纤维镍钴复合材料对电磁波的屏蔽中吸收损耗占主导地位。