中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

為了使未來的電子設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境中更好地運(yùn)行，對功能復(fù)合材料的機(jī)械性能，特別是承載能力提出了更高的要求。因此，提升功能復(fù)合材料的機(jī)械性能具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在本研究中，使用3D打印和真空浸漬的組合方法，研究了一種具有集成導(dǎo)熱性、電磁干擾（EMl）屏蔽和機(jī)械性能的短碳纖維-石墨烯納米片-聚二甲基硅氧烷（SGP）/環(huán)氧丙烯酸樹脂（EA樹脂）復(fù)合材料。在SGP/EA樹脂復(fù)合材料中，不同細(xì)胞形狀的EA樹脂骨架負(fù)責(zé)復(fù)合樣品的承載能力，而導(dǎo)熱性和電磁屏蔽性能由SGP化合物提供。當(dāng)骨架的細(xì)胞形狀為圓形，SGP化合物中的填充含量為15wt%SCF和6wt%NNP時，SGP/EA樹脂復(fù)合材料在12.4GHz下表現(xiàn)出323.5kPa壓縮模量、2.13 W/（m.K）導(dǎo)熱性和45.93 dB EMI屏蔽性能的最佳組合性能。這項(xiàng)工作提供了一種簡單、低成本和可擴(kuò)展的方法來制備具有綜合導(dǎo)熱性、電磁屏蔽和機(jī)械性能的復(fù)合材料樣品。這些多功能復(fù)合材料在散熱、電磁干擾屏蔽和承重設(shè)備等領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用前景。

一、引言

隨著科技的不斷發(fā)展，對材料性能的要求越來越高。傳統(tǒng)材料往往只能滿足單一的性能需求，難以滿足現(xiàn)代科技對材料的多功能性要求。因此，開發(fā)具有集成熱導(dǎo)率、電磁屏蔽和機(jī)械性能的復(fù)合材料具有重要意義。目前，制備具有集成熱導(dǎo)率、電磁屏蔽和機(jī)械性能的復(fù)合材料的方法主要有兩種：復(fù)合填充法和多層結(jié)構(gòu)法。前者操作簡單，但難以實(shí)現(xiàn)填料的均勻分散，導(dǎo)致復(fù)合材料性能不均勻。而后者可以實(shí)現(xiàn)不同性能的集成，但制備過程復(fù)雜，成本較高。

知名期刊《Composites Science and Technology》發(fā)表了一篇由北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院和中國有機(jī)無機(jī)化合物國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成的有關(guān)SLA 3D 打印制備集成熱導(dǎo)率、電磁屏蔽和機(jī)械性能的 SGP/EA 樹脂復(fù)合材料的研究成果。該研究使用 SLA 3D 打印和均勻分散技術(shù)制備了具有集成熱導(dǎo)率、電磁屏蔽和機(jī)械性能的 SGP/EA 樹脂復(fù)合材料。該研究成果為開發(fā)高性能復(fù)合材料提供了新的思路和方法，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。論文標(biāo)題為“Skeleton designable SGP/EA resin composites with integrated thermaconductivity, electromagnetic interference shielding, andmechanical performances”。

二、研究內(nèi)容及方法

1.實(shí)驗(yàn)

文章列出了用于制備具有集成熱導(dǎo)性、電磁干擾屏蔽和機(jī)械性能的SGP/EA樹脂復(fù)合材料的所用材料和設(shè)備。材料方面，主要涉及兩種樹脂：光固化樹脂和 SGP/EA 樹脂。光固化樹脂用于 SLA 3D 打印，而 SGP/EA 樹脂則是實(shí)驗(yàn)制備的復(fù)合材料，由 SGP 填料和 EA 樹脂組成。設(shè)備方面，主要包括 SLA 3D 打印機(jī)、攪拌混合裝置、真空負(fù)壓裝置等，用于材料的制備和打印。

圖1 SLA-3D打印和均勻分散相結(jié)合制備具有集成導(dǎo)熱電磁屏蔽和機(jī)械性能的SGP/EA樹脂復(fù)合材料的示意圖。

關(guān)于通過結(jié)合立體光固化(SLA) 3D打印技術(shù)和真空浸漬工藝來制備具有集成熱導(dǎo)性、電磁干擾(EMI)屏蔽和機(jī)械性能的SGP/EA樹脂復(fù)合材料的方法。通過SLA 3D打印技術(shù)制備了具有機(jī)械承載能力的EA樹脂骨架，然后采用均質(zhì)分散法制備了含有短切碳纖維(SCF)和氧化石墨烯納米片(GNP)的聚二甲基硅氧烷(PDMS)復(fù)合填料(簡稱SGP)，并通過真空浸漬將SGP復(fù)合填料填充到EA樹脂骨架中，將復(fù)合樣品放入加熱箱中固化，從而得到最終的SGP/EA樹脂復(fù)合材料。這個過程確保了功能性填料在復(fù)合材料中的均勻分散，并通過設(shè)計(jì)的骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化了材料的綜合性能。

圖2 （a） LA-3D打印機(jī)的示意圖。（b） 為承重骨架設(shè)計(jì)了四種基于不同細(xì)胞形狀（方形（S）、矩形（k）、格子（L）和圓形（C））的機(jī)械骨架結(jié)構(gòu)單元，（C）（b）和（d）中四種不同細(xì)胞形狀的拓?fù)鋱D是通過SLA-3D打印得到的四種骨架樣品。

文章描述了對SGP/EA樹脂復(fù)合材料進(jìn)行的一系列表征測試，以評估其機(jī)械承載性能、微觀結(jié)構(gòu)、熱導(dǎo)率和電磁干擾(EMI)屏蔽效能。這包括使用萬能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行單軸拉伸測試來確定復(fù)合材料的力學(xué)性能，使用掃描電子顯微鏡 (SEM) 觀察復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，分析填料的分散情況。使用激光熱導(dǎo)儀測試復(fù)合材料的熱導(dǎo)率，評估其散熱性能。以及使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試復(fù)合材料的電磁屏蔽效能，評估其電磁屏蔽性能。通過這些表征方法，可以全面評估 SGP/EA 樹脂復(fù)合材料的綜合性能，為其應(yīng)用提供理論依據(jù)。

2.結(jié)果和討論

研究通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了C-SGP/EA樹脂復(fù)合材料的截面形貌。結(jié)果顯示，不同GNP含量的SGP功能復(fù)合填料與機(jī)械承載骨架的界面結(jié)合良好，沒有明顯的界面分離。隨著GNP含量的增加，觀察到SCF和GNP在PDMS基體中形成了更多的層疊關(guān)系，這有助于形成微納尺度的協(xié)同效應(yīng)，從而提高熱導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的形成。此外，盡管在樣品的兩相界面處觀察到孔洞，但這并非由于SGP復(fù)合填料的不完全填充造成，而是因?yàn)镾GP在樣品的脆性斷裂過程中被拉伸所致。SEM圖像中用紅色箭頭標(biāo)出了GNP的位置，并且箭頭的數(shù)量表示了SGP復(fù)合填料中GNP的含量。這些結(jié)果表明，通過均勻分散法制備的SGP復(fù)合填料在EA樹脂骨架中分布均勻，有助于提高復(fù)合材料的整體性能。

圖3 具有集成熱導(dǎo)率、電磁干擾屏蔽和機(jī)械性能的 C-SGP/EA樹脂復(fù)合材料截面形態(tài)。(a)、(b)、(c)和(d)是四種 C-SGP/EA樹脂復(fù)合材料，GNP 含量分別為 0、2、4和6 %。

研究使用COMSOL多物理場仿真軟件對通過SLA-3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)的具有不同細(xì)胞形狀（矩形、格子、正方形和圓形）的機(jī)械承載骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬，以預(yù)測其在受到壓縮時的力學(xué)行為。仿真結(jié)果顯示，不同細(xì)胞形狀的骨架結(jié)構(gòu)在受到外部力作用時表現(xiàn)出不同的力學(xué)承載性能，其中圓形細(xì)胞形狀的骨架結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出了最佳的變形抗力和較低的整體變形量。對這些不同細(xì)胞形狀的機(jī)械骨架進(jìn)行了壓縮測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了圓形細(xì)胞形狀的骨架結(jié)構(gòu)在相同孔隙率條件下具有最高的壓縮模量，并且當(dāng)引入機(jī)械骨架后，SGP/EA樹脂復(fù)合材料的壓縮模量顯著提高，尤其是C-SGP/EA樹脂復(fù)合材料樣品。這些結(jié)果表明，通過設(shè)計(jì)和引入機(jī)械骨架可以顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

圖 4  展示了在 100 N 壓縮力下，四種不同機(jī)械承重骨架的體積變形 (1) 和體積應(yīng)變 (2) 云圖。(a-d 分別代表 R、L、S 和 C 骨架結(jié)構(gòu))。

通過熱盤方法測試發(fā)現(xiàn)，隨著GNP含量的增加，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率顯著提高。此外，通過熱像儀記錄的加熱過程中的表面溫度變化表明，高GNP含量的樣品具有更快的加熱速率。在EMI屏蔽性能方面，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量了復(fù)合材料在8.2-12.4 GHz頻率范圍內(nèi)的屏蔽效能，結(jié)果顯示，GNP含量的增加顯著提高了復(fù)合材料的EMI屏蔽效能，特別是當(dāng)GNP含量達(dá)到6 wt%時，樣品展現(xiàn)了出色的屏蔽效能，達(dá)到45.93 dB。這些結(jié)果證實(shí)了GNP在提高復(fù)合材料熱導(dǎo)率和EMI屏蔽性能方面的重要作用，并表明所制備的SGP/EA樹脂復(fù)合材料在電子設(shè)備的熱管理和電磁兼容性方面具有潛在的應(yīng)用前景。

圖5 (a)不同GNP含量的SGP/EA樹脂復(fù)合材料樣品的導(dǎo)熱系數(shù)。(b)從0到180秒在110°C下SGP/EA樹脂化合物樣品的相應(yīng)表面溫度變化，(c)不同GNP含量SGP/EA樹脂化合物的紅外熱圖像。

三、 小結(jié)

該研究成功制備了具有集成熱導(dǎo)率、電磁屏蔽和機(jī)械性能的 SGP/EA 樹脂復(fù)合材料，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其優(yōu)異的性能。該研究成果為開發(fā)高性能復(fù)合材料提供了新的思路和方法，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

原始文獻(xiàn)：

Du Q., Li C., Liu C., Cheng L., Chen G., Chen N., & Sun J. (2022). Skeleton designable SGP/EA resin composites with integrated thermal conductivity, electromagnetic interference shielding, and mechanical performances. Composites Science and Technology, 229, 109686.

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2022.109686