材料物理化学的论文
高分子中的整体与局部-高分子物理化学(高聚物结构和性能)论文

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化学通报 2003 年 第 66 卷
w047
2.2.1 没有长链 就不会有链段 链段是高分子特有的 链段运动是高分子区别于小分子的特殊 运动形式 当分子量小于某个临界值时 就不可能对分子的构象作统计描述 也就不存在作为 独立运动单元的链段 2.2.2 没有链段的运动 就不会有整链的移动 高分子要移动必须克服分子间的相互作用力 而 高分子间的相互作用力很大[6,7] 高分子在移动时受到的阻力将很大 若按照低分子液体流动活 化能变化规律推算 每增加一个 CH2 流动活化能∆Eη(下标η表示∆Eη值可以通过测定不同 温度下液体的粘度来确定)大约要增加 2.1×103 J/mol 一个含有 1000 个 CH2 的高分子的∆Eη大 约是 2.1×106 J/mol 而 C C 键的键能只有 3.4×105 J/mol 依此推论高分子在运动前 主链早已 断裂 这显然是不可能的 事实上 在聚合物分子量达几千以上后 ∆Eη就趋于恒定 不再随 分子量增加而增加 如聚苯乙烯 高密度聚乙烯的∆Eη分别为 1.05×105 J/mol 2.5×104 J/mol 可 估算出相当于含 10 到 50 个 CH2 单元的流动活化能 与链段相当 这就说明整链的移动是 通过链段的逐段位移实现的 很像蚯蚓的蠕动 所以没有链段的运动 就不会有整链的移动 2.2.3 先有链段与溶剂分子的混合 后有高分子整链与溶剂分子的混合[6,7] 在非晶态高聚物与 溶剂接触初期 由于高分子链很长 分子间作用力很大 且分子间相互缠结 不易移动 所以 高分子不可能向溶剂中扩散 但是溶剂分子能扩散到高聚物中 使得高聚物体积胀大 溶胀 此时 高分子整链还不能摆脱分子间的作用力而向溶剂相扩散 不过 随着溶胀的继续进行 溶剂分子不断向高聚物内层扩散 必然就有愈来愈多的链段与溶剂分子混合 使得高分子链间 的距离逐渐增大 分子间的相互作用力逐渐减小 致使愈来愈多的链段可以松动 当高分子链 中的所有链段都摆脱了相邻分子间的作用力 整链才能松动 才可以发生缓慢向溶剂中的扩散 运动 高分子与溶剂分子相混合 完成溶解过程 形成均一的高分子溶液
(物理化学专业论文)低维(VIa族化合物)半导体纳米材料的制备及表征

⑧浙江大学博十学位论文第一章绪论纳米是一种长度度量单位,即米的十亿分之一。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1一100m)或者由它们作为基本单元构成的材料。
广义地说,纳米材料是泛指含有纳米微粒或纳米结构的材料。
1.1.1纳米材料的诞生及其发展早在】8世纪60年代,随着胶体化学的建立,科学家们就开始了对纳米微粒体系(胶体)的研究。
到20世纪50年代末,著名物理学家,诺贝尔奖获得者理查德·费曼首先提出了纳米技术基本概念的设想。
他在1959年12月美国加州理工学院的美国物理年会上做了一个富有远畿鬈0意黑2=:盏:篙翼盎:见性的报告,并做出了美妙的设想:如果有一天可以按人的意志安排一个个原子,那将会产生怎样的奇迹?理查德·费曼先生被称为“纳米科技的预言人”。
随后,1977年美国麻省理工学院的学者认为上述设想可以从模拟活细胞中生物分子的研究开始,并定义为纳米技术(nanotcchnology)。
1982年Binining和Rohrer研制成功了扫描隧道显微镜(s1M),从而为在纳米尺度上对表面进行改性和排布原子提供了观察工具。
1990年美国IBM公司两位科学家在绝对温度4K的超真空环境中用sTM将Ni(110)表面吸附的xe原子在针尖电场作用下逐一搬迁,⑧浙江大学博士学位论文电子既具有粒子性又具有波动性,因此存在隧道效应。
近年来,人们发现一些宏观物理量,如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应,称之为宏观的量子隧道效应。
量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础,或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限,当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。
例如,在制造半导体集成电路时,当电路的尺寸接近电子波长时,电子就通过隧道效应而溢出器件,使器件无法正常工作,经典电路的极限尺寸大概在O.25um。
目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。
化学毕业论文精选范文

化学毕业论文范文一:材料化学工程方向研究生教学探析材料是人类赖以生存和发展的物质基础,与信息、能源并称为社会文明的三大支柱。
人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。
从人类以石头为工具的旧石器时代到对石器进行加工进入新石器时代,再到后来的青铜器时代、铁器时代、钢铁时代,人类的发展历程可以说就是材料的发展史。
现代社会,材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。
材料化学工程在这种大背景下应运而生,本学科以化学、化工、物理学为基础,系统学习材料科学与工程的基础理论和实验技能,并将其应用于材料的合成制备、结构表征、性能检测及其应用等方面的新兴学科,是一门交叉性与工程技术密不可分的应用科学。
但随着社会进步,旧的研究生教育模式的弊端逐渐显示出来。
本文基于材料化学工程的特点,分析了现今研究生教学中存在的问题,并提出了解决办法。
1存在的问题1.1内容广,概念多材料化学工程是以化学和化工基础,研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。
研修的主要课程包括物理化学、材料科学基础、材料力学、材料工艺、高分子材料、金属材料、无机非金属材料等。
在基础课程中概念多、公式多,如在物理化学中的热熔、积分溶解热、积分稀释热等,有些概念相似如果不仔细区分容易混淆。
在诸如高分子材料这类介绍性的课程中名称特别多,如聚丙烯、聚氯乙烯、环氧树脂等,这些材料在我们的生活中经常接触。
但通过学习很多学生还是不能识别基本的材料,掌握它们的基本制备工艺和用途。
1.2叙述性的内容多关于三大材料的学习主要是叙述性的内容多,比较抽象。
例如,金属加工中热处理的四把火:退火、正火、淬火、回火,退火又分好几个种类,每种钢材根据用途不同,而选择不同的工艺条件。
但是只通过课本的叙述,对于很多材料依旧没有直观的认识。
虽然很多同学有参加过金工实习课,但是时间不长,很难做到全面深入的了解,对一些材料的性质、加工方法感到陌生,从而逐渐丧失学习兴趣。
物理化学论文六篇

物理化学论文六篇物理化学论文范文11.1所学内容紧扣同学专业特点物理化学课程涉及的公式约有150个,教学时,要求同学把握基本公式的推导和证明,能用基本公式去解决一些实际性问题.提倡同学平常自学,上课前复习巩固学过的学问,强调数学和物理基础学问的重要性,培育同学对所学学问进行综合应用的力量.利用高等数学学问,关心同学把握、理解物理化学公式.如从卡诺循环可以推导出可逆热温商之和为零;从抱负气体发生PVT变化,可以求焓变、熵变、吉布斯函数变和吉布斯函数判据等参数;从肥皂可以了解润湿和乳化等概念.将现实生活中的某大事引入学习中,与物理化学紧密联系,加深同学对学问概念的理解,提高同学实际运用学问的力量.1.2引入物理化学科学家的故事进行励志教育在学习物理化学课程时,会涉及到许多闻名的物理学家和化学家,讲到相关内容时,老师会讲解他们的个人简历和趣闻逸事.一方面,可以提高同学学习的乐观性,集中他们的留意力,缓解课堂的学习气氛;另一方面,每一位科学家的胜利都离不开其自身不断努力奋斗的过程,通过了解他们的经受,不仅丰富了课堂教学内容,而且同学对科学的进展也产生了爱好,对科学家产生了崇拜,成为同学学习的榜样.如首次提出物理化学这个概念的是1901年和1909年先后获得诺贝尔化学奖的两位化学家:荷兰的范特霍夫和德国的奥斯特瓦尔德,正是他们的讨论促成了物理化学学科的诞生.其中范特霍夫是首位诺贝尔化学奖的获得者,他50多岁时还经营着一家牧场,亲自送牛奶,被誉为"牧场化学家'.在讲到稀释定律时,介绍奥斯特瓦尔德的生平事迹,他出身一般家庭,求学时对化学产生深厚的爱好,1884年在博士论文中提出了电离假设,1888年提出了以他名字命名的奥斯特瓦尔德稀释定律,1909年因在催化作用、化学平衡和氨制硝酸等方面的杰出贡献而获得诺贝尔化学奖.2教学方法与考核方式改革2.1多媒体教学与传统教学相结合传统教学采纳粉笔板书的方式,书写需要肯定时间,导致同学接受学问量较少.而利用PPT课件,结合Flas,能使教学内容生动、信息量大,给同学更直观的印象,提高课堂效率.物理化学课程公式多,规律性强,有些问题比较抽象,单纯采纳多媒体呈现,导致同学思维跟不上文字显示的速度,因此不能仅用多媒体一种教学方式.结合教学实际,采纳多媒体教学与板书相结合的方式授课,同学能充分地消化汲取所学的学问,教学速度适中,从而提高教学质量和效率.2.2考核方式的改革与创新物理化学课程考核方法普遍采纳平常成果加期末考试两大块的组合,存在期末考试成果在总评成果中比例偏重的问题.考核方式改革前,平常成果占20%,期末考试成果占80%.这种考核方式可能导致同学平常学习不仔细,期末考试前突击,因而不能起到督促同学平常学习的作用.考核方式改革后,实行平常成果占20%,阶段考试或考核成果占30%,期末考试成果占50%的形式.在原有基础上,降低了期末考试的比例,规定小于等于48学时的课程,期间加一次阶段性考试或考核;大于48学时小于等于64学时的课程,期间加两次阶段性考试或考核.虽然老师的工作量比改革前增加了,但同学学习的主动性和乐观性得到了提高.同学要想取得优秀的成果,就不能忽视阶段性成果.另外,也尝试在总评成果中增加其它一些(如课堂争论、课程论文等)考核方式,从而促进同学乐观学习. 3设计试验教学环节,培育同学创新力量物理化学论文范文2实施素养教育,课堂教学是主渠道,抓住课堂教学这个中心环节,结合素养教育的精神实质,开展优化物理教学的讨论,是有效地推动素养教育在物理教学中得以实施的关键,要把物理课堂教学作为一个整体性的,师生相互作用的动态过程来讨论,让物理课堂教学焕发诞生机和活力,物理难学已是一个由来已久的问题,究其缘由是没有优化物理教学过程的结果,过去的物理教学过程,注意学问传授而忽视力量培育,注意老师的教而忽视同学的学,视老师为主导而不把同学视为主体,因此优化物理教学过程已是一个必需解决的问题。
物理化学论文

物理化学论文
在物理化学领域,有许多研究论文可以进行讨论和研究。
以下是一些具有代表性的物理化学领域的论文题目:
1. "误差调控对光电化学催化反应性能的影响":该论文研究了
误差调控技术在光电化学催化反应中的应用,以提高反应的效率和选择性。
2. "纳米材料在电催化中的应用":该论文探讨了纳米材料在电
催化反应中的应用,以改善反应速率和催化效果。
3. "表面增强拉曼光谱用于表征催化剂活性中心":该论文研究
了表面增强拉曼光谱技术在催化剂活性中心研究中的应用,以理解催化剂的反应机制和活性。
4. "超快激光光谱学在化学反应动力学中的应用":该论文探讨
了超快激光光谱学技术在化学反应动力学研究中的应用,以揭示反应的速率和机理。
5. "电化学储能材料的设计与合成":该论文研究了电化学储能
材料的设计与合成策略,以提高电化学储能设备的性能和循环寿命。
这些论文涵盖了物理化学领域不同方面的研究,包括光电化学、纳米材料、催化剂、化学反应动力学和电化学储能等。
无论选择哪个主题,关键是根据自己的兴趣和研究领域选择适合的论文进行深入研究。
(高分子化学与物理专业论文)0酰化壳聚糖聚乳酸共混膜的氢键、相容性及细..

摘要摘要壳聚糖和聚乳酸(PLLA)是两类性能优良的生物材料,在生物医药领域均显示其优越性。
利用组分间氢键相互作用,制备出结合两者优良性能的“共混型”组织工程支架材料具有重要的意义。
本文采用甲烷磺酸保护,壳聚糖与酰氯反应合成了不同分子量和不同酰基侧链长度的O-酰化壳聚糖衍生物(OCS),用红外光谱及核磁共振谱证明产物为目标产物。
以氯仿为共溶剂,通过流延成膜法制备OCS/ PLLA共混膜,重点研究酰基侧链长度及壳聚糖分子量对共混膜组分间氢键、相容性及细胞亲和性的影响,为其在组织工程支架材料的应用提供理论基础。
合成了三种不同酰基侧链长度的O-酰化壳聚糖(O-辛酰基壳聚糖、O-十二酰基壳聚糖和O-棕榈酰基壳聚糖)(分子量均为3.0×103Da)和三种不同壳聚糖分子量的O-十二酰基壳聚糖(分子量分别为3.0×103Da、1.0×104Da和5.0×105Da)。
O-酰基化改性破坏了壳聚糖的氢键结构,提高了壳聚糖的脂溶性,OCS产物能溶解在氯仿中,为采用氯仿为共溶剂,通过溶液共混法制备OCS/PLLA共混膜提供方便。
采用FTIR、TG/DSC、WAXD和SEM等方法,研究了共混膜中的氢键作用情况。
结果表明,OCS/PLLA共混膜组分间存在较强的氢键相互作用;氢键作用主要发生在O-酰化壳聚糖的氨基和聚乳酸的羰基之间;组分间的氢键作用受到壳聚糖分子量和酰基侧链长度的影响,壳聚糖分子量越小,与聚乳酸分子间的氢键相互作用越强;酰基侧链越短,O-酰化壳聚糖与聚乳酸之间的氢键作用越强,共混膜中两组分的相容性越好。
SEM观察结果表明,酰基侧链较短的3k-OOCS/PLLA和3k-LOCS/PLLA共混膜具有较好的相容性,而侧链较长的3k-POCS/PLLA共混膜存在一定的相分离结构。
生物学研究结果表明: O-酰化壳聚糖/聚乳酸共混膜生物相容性良好,具有无毒、对动物组织无排斥性及生物可降解等特点;O-酰化壳聚糖有利于提高聚乳酸的细胞亲和性。
石墨烯论文总结范文

摘要:石墨烯作为一种新型二维材料,具有独特的物理化学性质,在众多领域展现出巨大的应用潜力。
本文对石墨烯的制备方法、特性、应用领域进行了综述,旨在为石墨烯材料的研究提供参考。
一、引言石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维晶体,具有优异的力学、电学、热学和光学性能。
自2004年石墨烯被发现以来,其研究取得了显著的进展。
本文对石墨烯的制备方法、特性、应用领域进行综述,以期为石墨烯材料的研究提供参考。
二、石墨烯的制备方法1. 机械剥离法:机械剥离法是制备石墨烯的一种简单、高效的方法。
通过将石墨片在金刚石针尖下进行机械剥离,可以得到单层石墨烯。
2. 化学气相沉积法:化学气相沉积法是一种制备高质量石墨烯的方法。
该方法在高温下将碳源气体在金属催化剂上分解,形成石墨烯。
3. 水热法:水热法是一种制备石墨烯的新技术。
通过将石墨烯前驱体在高温高压下进行反应,可以得到高质量的石墨烯。
4. 微机械剥离法:微机械剥离法是一种基于微机械加工技术制备石墨烯的方法。
通过在石墨烯上施加应力,使其发生剥离,从而获得单层石墨烯。
三、石墨烯的特性1. 优异的力学性能:石墨烯具有极高的强度和韧性,是已知材料中最强的二维材料。
2. 良好的电学性能:石墨烯具有优异的电导率,是已知材料中最高的二维材料。
3. 热学性能:石墨烯具有优异的热导率,可以有效传递热量。
4. 光学性能:石墨烯具有优异的光吸收和光催化性能。
四、石墨烯的应用领域1. 电子器件:石墨烯具有优异的电学性能,可以应用于制备高性能电子器件,如场效应晶体管、晶体管等。
2. 能源存储与转换:石墨烯具有良好的电化学性能,可以应用于锂离子电池、超级电容器等能源存储与转换领域。
3. 光学器件:石墨烯具有优异的光学性能,可以应用于制备高性能光学器件,如光子晶体、光学传感器等。
4. 生物医学领域:石墨烯具有良好的生物相容性,可以应用于生物医学领域,如药物载体、生物传感器等。
五、结论石墨烯作为一种新型二维材料,具有独特的物理化学性质,在众多领域展现出巨大的应用潜力。
材料物理化学论文(5篇)

材料物理化学论文(5篇)材料物理化学论文(5篇)材料物理化学论文范文第1篇一、材料物理专业的特色材料物理专业是“讨论各种材料特殊是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律,为各种高新技术材料进展供应科学依据的应用基础学科,是理工融合的学科”[1,2]。
材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科,主要通过各种物理技术和效应,实现材料的合成、制备、加工与应用。
主要讨论范围包括材料的合成、结构、性质与应用;新型材料的设计以及材料的计算机模拟等[3]。
材料物理将理科的学问传授与工科的工程力量培育相结合,使传统材料工艺学与以现代物理学为基础的材料科学相融合,具有“亦工亦理,理工相融”的特点。
二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位材料物理化学是贵州高校材料物理专业本科生的学位必修课程,这门课程是从物理化学的角度讨论材料科学与工程的基础理论问题,从基础的具有共性的原理及方法来论述各种材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用的相互关系。
该门课程的教学目的在于提高同学的专业学问水平,培育同学科学的思维方式和独立的创新力量,以及综合运用基础理论来解决实际问题的力量。
材料物理化学是材料物理专业特别重要的专业基础课,它以高等数学、高校化学、高校物理等理论基础课程为基础。
高等数学是学习物理化学的重要手段和工具,物理化学只有通过数学语言的表达才能成其为真正的科学。
熟悉到高校物理和物理化学中热力学内容的连接,了解高校物理中原子结构学问的介绍,协调好与高校化学中原子结构部分内容的关系,突出重点,避开重复,讲清难点,是材料物理化学教学中值得留意和仔细对待的问题[4]。
材料物理化学同时也是材料物理专业的后续专业课程(材料腐蚀与防护等)的基础课程。
材料腐蚀与防护课程中的金属与合金的高温氧化的热力学部分,就要运用材料物理化学中诸多热力学基本学问,如G-T平衡图和克拉佩龙方程等。
材料物理化学犹如一座桥梁,将材料物理专业的前期基础课与后续专业课联接起来,以完善专业学问的系统与连贯性。
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目录1. 前言 (2)2. 电磁屏蔽原理 (3)3.1 结构型聚合物基电磁屏蔽复合材料 (3)3.2 复合型聚合物基电磁屏蔽复合材料 (4)3.2.1 金属系复合型屏蔽材料 (4)3.2.2 金属氧化物系聚合物基电磁屏蔽复合材料 (5)3.2.3 碳系聚合物基电磁屏蔽复合材料 (6)4.1 远场测试法 (6)4.2 近场测试法 (7)5.结论 (9)6.参考文献 (9)聚合物基电磁屏蔽复合材料的研究摘要:随着电磁资源在信息产业的广泛应用,电磁干扰带来了许多危害。
聚合物基电磁屏蔽复合材料做为一种新型的材料对电磁波的屏蔽效果很好。
本文主要介绍聚合物基电磁屏蔽复合材料的种类和屏蔽材料的性能评价方法。
关键词:电磁屏蔽聚合物基复合材料Abstract:As the electromagnetic resources are widely applied in electric information industry, electromagnetic interference brings about a great deal of harms. Polymer matrix electromagnetic shielding composites as a new-style material has a perfect effectiveness in shielding electromagnetic wave. In this paper, the kinds and methods for performance estimation of polymer matrix electromagnetic shielding composites are primarily described.Keyword: electromagnetic shielding Polymer matrix composite1.前言高分子聚合物材料因其质轻、比强度高、韧性好、耐腐蚀等优良特性,在20世纪70年代以后得到了迅速发展。
高分子聚合物材料,在许多领域已经逐步取代金属材料,特别是在电子、电器产业的应用极其广泛。
然而,电子设备工作过程中产生的电磁辐射,导致人类生存空问的电磁环境日益恶化,不仅影响着生产,甚至直接威胁到人类的健康。
电磁污染成为继大气污染、水污染、噪声污染后的一种新的污染源。
随着高分子聚合物材料取代金属材料在各种电子、电器产业中的广泛应用,而大部分高分子聚合物材料对电磁波几乎是完全透明的,对电磁波毫无屏蔽作用。
因此,对高分子聚合物基电磁屏蔽复合材料的研究引起了世界各国的高度重视。
早期的电磁屏蔽技术主要使用金属及其复合材料,虽然这类材料具有良好的屏蔽性能,但是其弹性低、密度大、易腐蚀,价格昂贵,难于调节屏蔽效能,再生能力差。
近年来随着聚合物基复合材料的出现及快速发展,以及在屏蔽电磁波应用领域有着很好的潜在优势,此类材料已经得到了很广泛的应用[1~3]。
电磁屏蔽聚合物材料主要分为复合型与结构型[4]。
复合型电磁屏蔽聚合物材料是以绝缘聚合物为基质,通过在其中加入一定量具有优良导电性能的物质复合而成,其导电过程靠金属微粒提供自由电子载流子来实现。
结构型电磁屏蔽聚合物材料是指分子结构本身能导电或经过掺杂处理之后具有导电功能的聚合物,如聚乙炔、聚吡咯[5]等。
2.电磁屏蔽原理电磁屏蔽的作用是减弱由某些辐射源所产生的某个区(不包含这些源)内的电磁场效应,有效地控制电磁波从某一区域向另一区域辐射而产生的危害。
其作用原理是采用低电阻的导体材料,由于导体材料对电磁能流具有反射和引导作用,在导体材料内部产生与源电磁场相反的电流和磁极化,从而减弱源电磁场的辐射效果,通常用屏蔽效能(SE)来表示[6]。
所谓屏蔽效能是指没有屏蔽时入射或反射电磁波与在同一地点经屏蔽后反射或透射电磁波的比值,即为屏蔽材料对电磁信号的衰减值,单位为(dB)。
据Schelkunoff电磁屏蔽理论,金属材料的电磁屏蔽效果为电磁波的反射损耗、电磁波的吸收损耗与电磁波在屏蔽材料内部多次反射过程中的损耗三者之和[7,8]。
银、铜、铝等是极好的电导体,相对电导率α大,电磁屏蔽效果以反射损r耗为主;而铁和铁镍合金等属于高磁导率材料,相对磁导率μr大,电磁屏蔽衰减以吸收损耗为主[9,10]。
一般情况下,材料的导电性越好,屏蔽效果越好;随着频率升高,电磁波穿透力增强,屏蔽效果下降。
电磁波传播到达屏蔽材料表面时,通常按3种不同机理进行衰减:①在入射表面的反射衰减;②未被反射而进入屏蔽体的电磁波被材料吸收的衰减;③在屏蔽体内部的多次反射衰减。
电磁波通过屏蔽材料的总屏蔽效果可按下式计算[11,12]SE = A 十R 十BA= 1.31t(fμrαr)1/2R= 168-10lg(μr f/αr)式中:SE为电磁屏蔽效果;R为表面单次反射衰减;A为吸收衰减;B为内部多次反射衰减(只在A<15dB情况下才有意义)。
按SE值大小可将电磁屏蔽材料分为以下几类:0~10dB为基本无电磁屏蔽作用的材料;10~30dB为低电磁屏蔽材料;30~60dB为中电磁屏蔽材料,可用于一般工业或商业用电子产品;60~90dB为高电磁屏蔽材料,可用于航空航天及军用仪器设备的屏蔽;90dB以上为具有最佳电磁屏蔽作用的材料,适用于有高精度、高敏感度要求的产品。
一般认为,用作常规电子器材电磁屏蔽的材料,在30~1000MHz频率范围内,其SE值达到35dB即具有有效屏蔽作用。
3.聚合物基电磁屏蔽复合材料的种类[13]3.1 结构型聚合物基电磁屏蔽复合材料结构型导电高分子的导电机理:电子导电聚合物分子内含有线性共轭π电子体系,通过载流子在聚合物中的自由迁移来导电。
离子导电聚合物是在电场作用下通过正负离子在体系内作定向迁移进行导电的。
结构型(即本征型)导电高分子(ICP)是由一些具有共扼π键的聚合物经化学或电化学掺杂后形成的,导电率可从绝缘体延伸到导体范围的一类高分子材料。
聚乙炔是发现最早的一种ICP,方法是将碘或氟化砷掺杂到聚乙炔中,结果聚乙炔的电导率提高了12个数量级以上,使其导电性接近于金属铜,具有良好的屏蔽效果。
聚苯胺(PAN)、聚吡咯(PPy)和聚噻吩(PTH)发现较晚,由于其环境稳定性好,发展得比较迅速,已成为目前三大主要的ICP品种。
聚苯胺与其他本征型电磁屏蔽聚合物相比,具有合成简便、导电性能优良等众多优点,被作为电磁屏蔽材料研究最为广泛。
Kou1[14]研究了在杂多酸掺杂的PAN/ABS复合材料中,随着填料PAN含量的增加,复合材料对电磁波的屏蔽效果也逐渐增强,在频率为1OGHz下,复合材料对电磁波的屏蔽效能(SE)可达70dB。
3.2 复合型聚合物基电磁屏蔽复合材料复合型导电高分子的导电机理:随着导电填料浓度的增加,聚合物的电导率缓慢增加,当浓度达到某一值时,电导率急剧上升,聚合物变为导体,继续增加填料浓度导电性变化不大。
电导率发生突变时的导电填料浓度称为“渗滤阈值”。
所以其导电机理主要有二个理论:一是导电通道理论;另一个是隧道效应学说。
导电通道机理在导电填料浓度较高时起主要作用,是指当导电填料含量达到”渗滤阈值”时,导电微粒相互接触形成无限网链。
形成导电通道,载流子可以在体系内自由移动.从而使复合材料导电。
隧道效应在低的填料浓度下起主要作用,是指当导电粒子间存在一定的间距时.电子在热振动作用下产生迁移运动,从而形成导电网络。
使复合高分子导电。
3.2.1 金属系复合型屏蔽材料金属粉末或纤维等良导体与聚合物共混可得到聚合物/金属复合材料,当金属粒子达到一定含量时,在聚合物基体中形成一个微观导电网络,从而实现复合材料的屏蔽性能。
金属中,银是最好的导体,体积电阻率可达10~10-5Ω•cm,具有优良的屏蔽性能,由于银的价格昂贵,一般只应用于特殊的领域。
镍的价格适中,具有较好的导电性和导磁性,是比较理想的屏蔽材料。
此外,还有铜、铁、不锈钢等金属粉末或纤维都可作为屏蔽材料。
武猛等[15]研究了聚苯胺与金属镍粉复合导电填料的电磁屏蔽效能。
发现在聚苯胺体积分数一定的条件下,镍粉的体积分数越大,材料的电磁屏蔽效能越高;在镍粉体积分数一定的条件下,材料的屏蔽效能并不是随聚苯胺体积分数的增加而增大,而是存在一个最佳值,这个最佳值是随着镍粉的体积分数和聚苯胺种类的不同而发生变化的,它的屏蔽效能达到70dB以上。
解娜等[16]研究了LDPE/不锈钢纤维电磁屏蔽材料的性能,发现加入不锈钢纤维后,材料的电磁屏蔽性能随不锈钢纤维的增加而增大,且与不锈钢纤维的长径比成正比。
表面膜式导电材料、复合型导电涂料也是复合型屏蔽材料的常见形式。
表面导电膜的形成通常需要特殊施工设备,如金属喷镀是将金属锌经电弧熔化后,用高速气流将熔化的锌以极细颗粒状粉末吹到塑料壳体上,从而在塑料表面形成一层极薄的金属层,厚度约70um,体积电阻率可达10-2Ω·cm以下,SE值可达40dB 以上。
用电镀或化学镀的方法将金属Ni或Cu/Ni镀到ABS等塑料表面,所获得的金属镀层导电性好,粘接牢固。
镀层厚度50um时,SE值约为60dB。
复合型导电涂料方面,阮士朋、朱国辉等[17]研究了不同金属填料对电磁屏蔽涂料屏蔽效能的影响,发现不同形貌金属粉末制备的涂层在微观结构上表现出一定的差异性,在一定程度上影响了材料的屏蔽效能。
在金属粉末中,银粉和镀银铜粉在材料制备过程中均为片状,金属片的相互重叠有效地减少了空洞从而提高了高频屏蔽效能,而镍粉为球状,同时具有较高的硬度,所以在微观结构中有较多的空洞存在,从而随着电磁波频率的增加,电磁波对涂层的穿透能力增加,导致电磁屏蔽效能降低。
另外,通过多种金属复合的方法可以提高单一金属的导电性能毛倩瑾等[18]采用化学镀法在铜粉表面包覆银,获得了具有优良导电性的Cu/Ag复合电磁屏蔽剂,将其制成材料后,Cu/Ag复合涂层的电磁波屏蔽效能在101kHz~1.5GHz范围内达到80dB,大大提高了铜系屏蔽剂的屏蔽性能。
3.2.2 金属氧化物系聚合物基电磁屏蔽复合材料金属氧化物导电填料主要有氧化锡、氧化锌、氧化钛、铁氧体等。
金属氧化物作为导电填料,因其密度小、在空气中稳定性好尝可制备透明塑料等优点被广泛应用于屏蔽领域。
朱家华等[19]研究了聚胺酯填充Fe@SiO2纳米颗粒的复合材料能够提高其电磁屏蔽效能。
填充Fe@SiO2纳米颗粒的聚胺酯能有比较高的反射损耗(RL<-20dB)和高的吸收频带宽度。
程国娥等[20]在Fe304纳米晶体粒子存在的情况下,用十二烷基苯磺酸钠作乳化剂及分散剂,通过HC1调节体系的酸度合成了导电、导磁的Fe304聚苯胺纳米复合物,该复合物具有较好的导电性及导磁。