摘要
随着手机、电脑等电子设备的广泛使用，应运而生的电磁辐射、电磁污染等问题给人们的生产生活和健康带来了极大困扰。导电硅橡胶作为一种新型的电磁屏蔽材料，不仅具有良好的柔韧性、密封性及耐候性，更展现出优异的电磁屏蔽性能，可有效解决上述问题。对导电硅橡胶而言，填料的电导率及其在硅橡胶中的分散与联通性是制约其综合导电性能和电磁屏蔽性能的重要因素。传统的共混类制备方法，因无法实现填料在基体材料中的均匀分布及高效贯通，致使材料存在填料用量大、电磁屏蔽效能差等问题。故开发新型构建策略用于制备低填料含量、高屏蔽效能的硅橡胶复合材料具有十分重要的应用意义。 基于上述问题，本课题采用具有良好分散性的氧化石墨烯(GO)作为主要的三维材料前驱体，以高电导率单壁碳纳米管(SWCNT)作为第二导电填料，通过预先构建石墨烯基气凝胶网络并回填硅橡胶的方法，制备柔韧性石墨烯/碳纳米管/硅橡胶复合材料(PTGCA)。该构建方法一方面借助GO的分散作用，促进了纯SWCNT的均匀分散，有效保留了其高导电性；另一方面，石墨烯片层骨架和SWCNT在基体材料中形成了高效的双重网络，成为电子的有效传输通道，从而显著提高了填料的利用率和联通性。因此PTGCA在较低填料用量(0.28wt%)下，展现了高电导率(1.2S/cm)、高电磁屏蔽效能(37.6dB)以及优异的力学性能。 此外，针对电磁屏蔽材料在航空航天、军事飞机等领域更加严苛的新需求，本论文分别构筑了轻质化、多形状的硅橡胶复合材料。我们通过简单控制回填硅橡胶单体浓度的方法，制备了一系列孔隙率和密度可调的多孔轻质化PTGCA复合材料，其中孔隙率为85%、密度为0.15g/cm3的材料实现了高达37.8dB的电磁屏蔽性能。同时以锯齿形结构为例，借助3D打印技术定制模具，实现了不同锯齿夹角复合材料的制备。该复合材料在具有良好的拉伸、压缩性及夹角稳定性的同时，还展现出优异的电磁屏蔽性能，最高数值可以达到37.7dB。
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