碳织物的机械和电磁屏蔽性能与石墨烯纳米板块增强的环氧复合材料
R Suresha1, H K Sachidananda2, B Shivamurthy3
1School of Engineering & Information Technology, Department of Electrical & Electronics Engineering, Manipal Academy of Higher Education, Dubai, United Arab Emirates.
Scientific reports
|May 5, 2025
概括
将石墨烯纳米板块 (GNPs) 添加到碳织物环氧复合材料中,可以增强机械性能和电磁干扰屏蔽. 适用于X频段应用的最佳复合材料是四层碳织物/3重%GNP/环氧层,提供卓越的屏蔽效果.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 复合材料工程 复合材料工程
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 碳织物增强环氧 (CF/E) 复合材料被广泛使用,但可以从增强的机械和电磁干扰 (EMI) 屏蔽性能中受益.
- 石墨烯纳米板块 (GNPs) 以其卓越的机械,电和热性能而闻名,使其成为聚合物复合材料的有希望的添加剂.
研究的目的:
- 调查将不同重量百分比的GNP (1重量%,2重量%,3重量%) 纳入CF/E复合材料对其机械性能 (抗拉强度,模量,应变到故障) 和硬度的影响.
- 为了评估在X频段频率范围内具有不同层次配置 (一,两,四层) 的这些改性复合材料的EMI屏蔽效果.
- 为了确定有效的EMI屏蔽应用的最佳复合材料配方和结构.
主要方法:
- 碳织物/石墨烯纳米板/环氧 (CF/GNP/E) 层材是使用手工布置方法制造的.
- 根据ASTM标准测量了拉伸性能和硬度,在用磨料喷水机加工后.
- 电磁干扰屏蔽的有效性是通过测量X频段频率范围内的S参数来评估的.
主要成果:
- 添加GNP显著提高了CF/E复合材料的抗拉强度,模量和应变到故障,CF/1GNP/E复合材料的价值最高.
- 超过GNP的2重%导致机械性能恶化,归因于聚合.
- 随着GNP含量和多层结构的增加,EMI屏蔽的有效性增加,证明了吸收主导的屏蔽.
- 这种CF/3GNP/E四层复合材料在X频段实现了最高的屏蔽效率32.4dB.
结论:
- 石墨烯纳米板块有效提高碳织物环氧复合材料的机械性能和EMI屏蔽.
- 度为1%的GNP提供最佳的机械性能,而更高的度 (高达3%的重量%) 与多层配置相结合,对EMI屏蔽有利.
- 四层CF / 3GNP / E复合材料是商业EMI屏蔽应用在X频段频率范围内的一个有希望的候选人.
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