碳纤维/氮化硅复合陶瓷的制备及其电磁屏蔽性能研究
Preparation and Electromagnetic Shielding Properties of Carbon Fiber/Silicon Nitride Composite Ceramics
黄浩 1王鲁杰 2齐倩 3汤华国 2李彤阳 2于源 2孙海清 3乔竹辉2
作者信息
- 1. 中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃兰州 730000;山东科技大学,山东青岛 266590;烟台先进材料与绿色制造山东省实验室,山东烟台 264006;青岛资源化学与新材料研究中心,山东青岛 266000
- 2. 中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃兰州 730000;烟台先进材料与绿色制造山东省实验室,山东烟台 264006;青岛资源化学与新材料研究中心,山东青岛 266000
- 3. 山东科技大学,山东青岛 266590
- 折叠
摘要
优异的电磁屏蔽材料是保护人体健康和仪器设备正常工作必不可少的选择.通过放电等离子烧结制备含碳纤维的氮化硅基陶瓷,具备着良好电磁屏蔽性能的同时,也保持着一定的机械强度.首先,碳纤维的引入导致复合陶瓷的介电常数增加,样品表面阻抗失配增强,大部分电磁波被反射.其次,高含量碳纤维的加入,在氮化硅基体中形成完整的三维导电网络骨架,复合陶瓷的电导率最高达到2.15S·m-1.入射至样品内部的电磁波被导电骨架形成的介电损耗所吸收.最后,加入7wt.％碳纤维后,复合陶瓷的维氏硬度、断裂韧性和电磁屏蔽效能分别达到11.90 GPa、6.05 MPa·m1/2和46dB.
Abstract
Excellent electromagnetic shielding materials is the best choice to protect human health and maintain the normal operation of instruments and equipment.Silicon nitride-based ceramics containing carbon fibers,with high electrical conductivity and strong electromagnetic shielding performance,were prepared by using spark plasma sintering(SPS).Firstly,the introduction of carbon fiber led to an increase in the dielectric constant of the composite ceramics,the impedance mismatch of the sample surface was increased,so that more the electromagnetic waves were reflected.Secondly,since high content carbon fiber was introduced,a relatively complete three-dimensional conductive network was formed in the silicon nitride matrix,leading to a conductivity of 2.15 S·m-1.The incident electromagnetic wave is absorbed due to the dielectric loss of the materials.Finally,when 7 wt.％carbon fiber was introduced,Vickers hardness,fracture toughness and electromagnetic shielding effectiveness of the composite ceramics reached 11.90 GPa,6.05 MPa·m1/2 and 46 dB,respectively.
关键词
碳纤维/氮化硅/电导率/电磁屏蔽Key words
carbon fibers/silicon nitride/electromagnetic shielding/electrical conductivity引用本文复制引用
基金项目
国家重点研发计划(2022YFB3706204)
山东省自然科学基金(ZR2020ZD29)
山东省自然科学基金(ZR2021JQ20)
山东省实验室(SYS202204)
甘肃省青年科学基金(23JRRA598)
山东省泰山学者计划()
出版年
2024
国家科技期刊平台
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