《植物纖維複合材料電磁禁止功能形成機理和調控研究》是依託華南理工大學，由何和智擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：植物纖維複合材料電磁禁止功能形成機理和調控研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：何和智
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高性能低成本填充型電磁禁止複合材料是近年來的研究熱點。申請人用碳系粒子對植物纖維蒸汽爆破原位包覆改性製備聚合物複合材料，發現其有較好的導電特性，並且具有低成本的顯著特點。針對植物纖維蒸汽爆破原位改性過程，深入研究爆破力場中分離的植物纖維表面碳系粒子包覆層形成機制，探索碳系粒子改性植物纖維填充聚合物複合材料逾滲閾值影響因素，揭示植物纖維複合材料電磁禁止功能形成的本質和規律，為高性能低成本填充型電磁禁止複合材料的製備和性能調控提供依據，具有重要的科學意義和現實意義。
結題摘要
為降低聚合物基電磁禁止複合材料中導電填料的逾滲閾值，提高電磁禁止效能，減少成本。本項目以碳系粒子(導電炭黑、石墨)為主導電填料，引入輔助填料蒸汽爆破處理的植物纖維用於製備新型電磁禁止複合材料，針對植物纖維蒸汽爆破原位改性過程，探究纖維結構和性能的變化，以及爆破力場中分離的植物纖維表面碳系粒子包覆層形成機制，研究了主輔填料的協同作用，及其對複合材料的電導率和電磁禁止效能的影響，揭示碳系粒子-植物纖維共填充聚合物基複合材料電磁禁止功能形成的本質和規律。 結果表明，蒸汽爆破處理能增加纖維的長徑比、表面積，形成相對粗糙的表面，有助於碳系粒子的包覆，而且能有效的提高纖維素含量，表面大量羥基可與富集碳系粒子的聚合物基體反應，兩者共同作用構成具有皮芯結構的導電植物纖維。輔助填料爆破後的劍麻纖維（eSF）能有效地降低在基體中碳系粒子的逾滲閾值，導電植物纖維貫穿基體中的各微導電鏈區域，並相互搭接成新型二維導電網路。eSF/CB質量比為1/1時（eSF/G為3/2），複合材料的電磁禁止效能最佳，可調控到30dB以上，已達民用標準。同時，還發現Schelkunoff公式對碳系粒子-植物纖維共填充聚合物基複合材料的電磁禁止效能的預測還是比較可靠的，可在理論上對此類新型複合材料的提供配方設計指導。闡明上述課題內容與成果，為高性能、低成本的導電複合材料設計與製備提供新思路，同時此工藝與方法也可拓展套用於其它類型的功能複合材料，也豐富了高分子材料的成型加工。
