DOI: 10.1016/j.materresbull.2021.111477

本文详细介绍了可作为有效电磁干扰（EMI）屏蔽材料的氧化锆（ZrO2）掺杂聚丙烯腈（PAN）基碳纳米纤维增强环氧树脂复合材料的制备与表征。以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，通过静电纺丝工艺制备了氧化锆掺杂PAN纳米纤维垫。在1000℃下对这些纳米纤维垫进行热处理，以形成含氧化锆的碳纳米纤维垫（CNFs）。将这些垫子用环氧树脂浸渍，制备了ZrO2/CNF环氧树脂薄层。结果表明，ZrO2@CNF/环氧树脂复合材料的储能模量优于纯CNF/环氧树脂复合材料。对碳化垫和CNF/环氧树脂复合材料的总电磁干扰（EMI）屏蔽效果进行分析，观察到优异的屏蔽性能。事实证明，堆叠这些ZrO2@CNF垫是一种极好的策略，并且（8层）在Ku波段表现出超过-90dB的出色EMI屏蔽效果，在工业、雷达和军事等领域具有重要的应用前景。

图1.静电纺丝工艺和复合材料制备示意图

图2.涂覆在铜网上的PAN/ZrO2电纺纤维的TEM显微照片：（a）仅PAN，（b）PAN/ZrO2（2:1）（c）PAN/ZrO2（1:1）和（d）PAN/ZrO2（2:3）

图3.碳化后纯碳纳米纤维的SEM和EDAX光谱

图4.ZrO2负载碳纳米纤维垫的SEM显微照片：（a）PAN/ZrO2（2:1），（b）PAN/ZrO2（1:1）和（c）PAN/ZrO2（2:3）

图5.ZrO2负载碳纳米纤维垫（样品A、B、C和D）的XRD谱 

图6.ZrO2负载碳纳米纤维垫（样品A、B、C和D）的拉曼光谱

图7.ZrO2负载碳纤维垫的AC电导率

图8.电纺碳毡的总EMI屏蔽效果

图9.总EMI屏蔽效果随厚度的变化

图10.不同温度下ZrO2/CF/环氧树脂薄层的动态机械性能