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南京大學(xué)
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聚合物微發(fā)泡輕質(zhì)電磁功能材料

2024-12-16 13:59:40
云上高博會 http://www.a00n.com
所屬領(lǐng)域:
新材料及其應(yīng)用
項目成果/簡介:

1. 痛點問題

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展,電磁波污染和干擾問題日益突出。超臨界流體技術(shù)制備的微發(fā)泡聚丙烯材料具有輕質(zhì)、耐溫耐濕、綠色環(huán)保等特性。借助其特有的微孔結(jié)構(gòu)及具有特定電磁屬性的功能填料,可在多頻段上實現(xiàn)對電磁波透射和衰減性能實現(xiàn)高效控制,從而減少電磁污染、提高電子設(shè)備性能并保障人體健康,在軍事、通信及民用領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。但目前對于如何合理設(shè)計、控制泡孔結(jié)構(gòu)、開發(fā)與微發(fā)泡體系適配的高效吸收劑,以精確調(diào)控材料電磁參數(shù)和熱導(dǎo)率等方面仍面臨著困難和挑戰(zhàn)。

2. 解決方案

南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院姜田教授團隊開發(fā)了“吸波聚丙烯發(fā)泡珠粒”,“雙層珠粒發(fā)泡聚丙烯吸波材料”,“吸波導(dǎo)熱梯度型微孔聚合物泡沫材料”,“高介電聚丙烯微發(fā)泡材料及其超臨界流體模壓發(fā)泡制備方法”四項產(chǎn)業(yè)化成果,顯著推進了微發(fā)泡聚丙烯材料在電磁吸波、透波調(diào)控領(lǐng)域的應(yīng)用廣度與深度,相較于傳統(tǒng)吸波泡沫,該系列成果在“輕、寬、強”的性能要求以及耐候性、環(huán)保性、使用壽命上實現(xiàn)了全面超越,并進一步擴展了材料在電磁波透波調(diào)控方面的應(yīng)用。

應(yīng)用范圍:

成果1:團隊將研究開發(fā)出的金屬-有機-無機多級復(fù)合高相容性吸收劑與聚丙烯樹脂通過雙螺桿擠出機混合擠出得到具有吸波性能的復(fù)合樹脂母粒;將復(fù)合母粒經(jīng)過準(zhǔn)確設(shè)計的兩次高壓發(fā)泡工藝得到一種吸波聚丙烯發(fā)泡珠粒。

市場應(yīng)用前景:該聚丙烯復(fù)合珠粒不僅具有優(yōu)異的微波吸收性能,還具有更低的堆積密度和界面結(jié)合性,所制備的發(fā)泡材料力學(xué)性能更佳,在通訊、車載雷達、國防領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價值。

成果2:研究團隊分別合成具有磁性的鎳金屬有機框架材料和富含氮元素的碳納米管材料,通過化學(xué)結(jié)合復(fù)合二者,收獲高性能高且損耗機制多樣的電磁波吸收劑。隨后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計,制備出具有雙層珠粒發(fā)泡聚丙烯基泡沫材料。

市場應(yīng)用前景:所得到的泡沫材料在吸波劑原有的磁電耦合效應(yīng)基礎(chǔ)上,在層間形成了良好的阻抗匹配,進一步增強整體的吸波能力。結(jié)合泡沫材料的低密度優(yōu)勢,更大程度上實現(xiàn)了“輕質(zhì)、高強”性能的需求。

成果3:研究團隊將改性石墨烯與熱塑性樹脂通過雙螺桿擠出機制備出不同石墨烯含量的復(fù)合母粒,再將復(fù)合母粒在注塑機中通過超臨界流體處理,在模腔中進過特定的減壓發(fā)泡實現(xiàn)改性石墨烯填料研泡孔壁的高度取向而制備出具有吸波導(dǎo)熱功能的梯度分級的泡沫微孔材料。

市場應(yīng)用前景:這種獨特的微觀結(jié)構(gòu)為復(fù)合材料提供了分級的電學(xué)性能和熱學(xué)性能,同時梯度分級的層狀結(jié)構(gòu)有利于增強電磁波在材料內(nèi)部的損耗,在吸波材料、儲能材料和傳感器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

成果4:研究團隊制備出力學(xué)強度和耐溫耐濕性能良好,同時兼具高介電常數(shù)、低介電損耗特性的微孔聚丙烯泡沫。所制備的聚丙烯泡沫發(fā)泡倍率5-30倍,在10GHz頻率下介電常數(shù)可在1.03-2范圍內(nèi)靈活定制。

市場應(yīng)用前景:此種泡沫的介電常數(shù)在制備過程中易于調(diào)節(jié),可廣泛用作電磁波調(diào)控介質(zhì),以替代如介質(zhì)透鏡天線等微波器件中的傳統(tǒng)多層介質(zhì)材料,起到提高性能降低密度的效果,且實現(xiàn)制備的簡易化、規(guī)模化。

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