锰锌铁氧体插层膨胀石墨电磁屏蔽胶合板的研究

摘要

为获得轻质、宽频、低反射高吸收的木基电磁屏蔽复合板，试验基于多重反射吸收机理，以SiO2-TiO2改性单板、Mn0.5Zn0.5Fe2O4/膨胀石墨(EG)/碳纤维复合材料为主体，制备了一种电磁屏蔽效能(SE)良好，且具有一定电磁波吸收能力的多层电磁屏蔽复合胶合板，试验内容及结果如下:
　　1.用溶胶凝胶-高温煅烧法制备出MnxZn(1-x)Fe2O4粉末，通过分析MnxZn(1-x)Fe2O4的磁滞回线和矫顽力，当X=0.5时，其交互作用与超交互作用叠加达到最大，得到的Mn0.5Zn0.5Fe2O4的饱和磁化强度达到67.46emu/g;当EG与Mn0.5Zn0.5Fe2O4质量比为3∶7时，其饱和磁化强度达到43.22emu/g，电阻率为984.81mΩ·cm。SEM和EDS分析结果表明:Mn0.5Zn0.5Fe2O4均匀地插层于EG层间。将导电碳纤维以100g/m2用量按“＃”型结构均匀铺装在上述复合材料中制备损耗层，其单层厚度为1mm、层数为3层，密度为1g/cm3时，复合板SE在200～1500MHz范围内均超过54dB;反射率在2～18GHz频率范围内峰值为-6.19dB，小于-5dB的范围为9～13GHz。
　　2.用溶胶-凝胶法与半空细胞法制备SiO2-TiO2改性沙比利木单板。浸渍工艺为加压压力1MPa、保压时间为60min、抽真空度为0.09MPa、保压时间为20min。SEM和EDS分析结果表明:SiO2-TiO2双元溶胶在单板上形成均匀镀层，部分溶胶进入板材内部。随着双元溶胶中TiO2比例逐渐增加，复合材料电阻率呈线性下降，当TiO2与SiO2摩尔比为3∶7时，电阻率为812.27mΩ· cm，反射率在7.2GHz～18GHz范围内低于-6dB，在9.2GHz处达到峰值点，为-7.14dB。
　　3.以SiO2-TiO2改性单板(A)、Mn0.5Zn0.5Fe2O4/EG/碳纤维复合材料(B)、导电铝箔纸(C)、未改性沙比利木单板(D)为单元，通过不同的叠层组合制备电磁屏蔽复合胶合板，其中A、B、D厚度均为1mm、C厚度为0.06mm。结果表明，改性单板的层数影响复合胶合板的反射率。当按A+B+D+B+D+B+D+C组合时，反射率峰值相比未改性面板时提高2.61dB，达到-8.8dB。当按A+B+A+B+A+B+D+C组合时，SE在200～1500MHz范围内最低为75dB，反射率在2～18GHz范围内低于-8.9dB，在17.2GHz处达到峰值点，为-11.15dB，在13.8～18GHz范围内低于-10dB。
　　4.使用KH-560偶联剂，采用迁移法处理，施胶量为复合材料质量的10％时，复合胶合板胶合强度达到GB/T9846-2015《普通胶合板》二类板要求。
　　所研制的复合胶合板可用于抗电磁干扰和防止信息泄露等保密室、重要电子产品的机箱及国防要求隐身技术等场合。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 电磁辐射与电磁兼容

1．2．1 电磁辐射污染的分类

1．2．2 电磁辐射的危害

1．2．3 电磁兼容

1．3 电磁防护标准

1．4 电磁屏蔽及吸收原理

1．4．1 电磁屏蔽类型

1．4．2 电磁屏蔽效能

1．4．3 电磁波吸收剂损耗原理

1．5 电磁屏蔽复合材料的研究现状

1．5．1 木基电磁屏蔽复合材料的研究现状

1．5．2 电磁屏蔽吸波材料研究现状

1．5．3 多层结构设计

1．6 研究目的和意义

1．6．1 研究目的

1．6．2 研究意义

1．7 研究内容

1．8 技术路线

1．9 课题来源

第二章 锰锌铁氧体／膨胀石墨电磁屏蔽胶合板的研究

2．1 引言

2．2 材料、设备与方法

2．2．1 试验材料

2．2．2 试验设备

2．2．3 试件制备

2．3 材料性能测试

2．3．1 检测设备

2．3．2 相结构表征

2．3．3 微观结构及成分表征

2．3．4 性能测试

2．4 结果与分析

2．4．1 MnxZn(1-x)Fe2O4磁性能分析

2．4．2 Mn0．5 Zn0．5 Fe2O4／EG XRD分析

2．4．3 表面微观及结构形态分析

2．4．4 Mn0．5 Zn0．5 Fe2O4／EG电磁性能分析

2．4．5 Mn0．5 Zn0．5 Fe2O4／EG／胶合板电磁屏蔽性能分析

2．4．6 Mn0．5 Zn0．5 Fe2O4／EG／胶合板物理力学性能分析

2．5 本章小结

第三章 SiO2／TiO2木质匹配层的研究

3．1 引言

3．2 材料、设备与方法

3．2．1 试验材料

3．2．2 试验设备

3．2．3 试件制备

3．3 材料性能测试

3．3．1 检测设备

3．3．2 表面微观形态及结构标表征

3．3．3 材料性能测试

3．4 结果与分析

3．4．1 硅钛双元改性单板XRD分析

3．4．2 单板表面微观及结构形态分析

3．4．3 不同硅钛比例改性板材SEM-EDS图及分析

3．4．4 不同浸渍条件下改性板材SEM-EDS图及分析

3．4．5 电阻率分析

3．4．6 反射率分析

3．5 本章小结

第四章 多层结构电磁屏蔽复合胶合板的研究

4．1 引言

4．2 材料、设备与方法

4．2．1 试验材料

4．2．2 多层结构设计原理及制备方法

4．2．3 分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 电磁屏蔽效能分析

4．3．2 反射率分析

4．3．3 物理力学性能分析

4．4 本章小结

第五章 结论

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 进一步研究建议

参考文献

致谢

攻读学位期间论文和专利情况