钆-钡/天然皮革复合可穿戴X射线屏蔽材料的制备及性能

为了不明显增加材料厚度的同时提升屏蔽性能,通过等体积浸渍法将钡(Ba^(2+))负载到天然皮革(NL)的多层级结构中得到钡/天然皮革(Ba/NL),并将分散有纳米氧化钆(Gd_(2)O_(3))的水性聚氨酯涂饰剂均匀涂覆于Ba/NL的粒面,得到钆-钡/天然皮革复合X射线屏蔽材料(Gd-Ba/NL)。X射线屏蔽性能研究表明,施加含钆涂层后,1.5 mm厚的Gd_(1.80)-Ba_(2.32)/NL具有与2.6 mm的Ba_(2.32)/NL相近的屏蔽效率;得益于Gd和Ba的协同作用,Gd_(1.80)-Ba_(2.32)/NL对能量为16~48 keV的X射线的屏蔽效率达到70%以上,对能量为65和83 keV的X射线的质量衰减系数与0.25 mm铅板的作用相当。此外,Gd_(1.80)-Ba_(2.32)/NL具有穿戴舒适度高、力学性能佳的优势,其密度仅为铅衣的1/3,透水汽性是铅衣的12倍,抗张强度和撕裂强度分别是国家标准要求的2倍和3倍,是一种可用于替代铅衣的有潜力的可穿戴X射线屏蔽材料。

几种屏蔽材料的中子屏蔽性能实验研究

先进固态模块化可移动式反应堆核电系统的发展和新型固态燃料的应用,对中子屏蔽材料类型、设备质量和设计紧凑程度都提出了更高的要求。针对设备轻量化的需求,定制特殊尺寸的屏蔽材料装填筒,以粉末松散填充的方式制备了碳化硼、氢化钛和氢化锆三种屏蔽测试材料,置于单管中子射线检测系统中进行屏蔽实验和数据采集。基于蒙特卡洛的粒子输运模拟程序(RMC)模拟^(241)Am-Be中子源系统下的中子屏蔽,并对其进行数据拟合。实验结果表明,碳化硼材料在屏蔽实验中性能显著优于氢化钛和氢化锆,蒙特卡洛模拟得到的数据与单管中子射线检测系统得到的实验数据拟合程度较高。该研究建立的计算、实验及对比验证方法能够用于指导新型中子屏蔽材料的性能研究。

Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)纳米复合材料的吸波和电磁屏蔽性能与机制

在电磁屏蔽领域,铁氧体是常用的涂覆型吸波剂,但以Fe_(3)O_(4)为首的铁氧体存在一些不足。本研究采用冷冻干燥的方法成功制备了花苞状Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)复合材料,Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)复合材料的花苞状结构对电磁波的多重反射、界面极化和电磁耦合作用等使复合材料具有更好的微波吸收性能。当频率为6.74 GHz时,最小反射损耗达到-51.41 dB,对应的匹配厚度为2.8 mm,这意味着它可以吸收99.99928%的电磁波。本研究中特殊的花苞状Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)复合材料表现出优异的吸波性能,在电磁屏蔽领域具有良好的应用前景。

新型中子/γ射线屏蔽材料的设计和制备

屏蔽材料设计主要考虑中子和γ射线的防护需求,兼具中子和γ射线协同防护作用的材料,可广泛应用于诸多辐射场景。介绍了屏蔽材料的种类、优势和不足,并基于蒙特卡罗粒子输运软件(MCNP)程序开展了针对中子和γ射线屏蔽材料的设计和优化研究工作,提出了一种具有较好屏蔽效果的新型中子和γ射线屏蔽材料设计方案。模拟结果表明在石蜡中添加一定量的B_(4)C可显著提高材料对中子的屏蔽率,其中,B_(4)C添加质量为10%~20%的含硼石蜡具有较优异的中子屏蔽效果,75mm含硼(10%B_(4)C)石蜡/1mm Pb等多层屏蔽材料设计对Pu自发裂变中子的总能量屏蔽率为96.8%,对Pu衰变γ射线总能量屏蔽率为93.5%,通过增加Pb层厚度至2mm,可使γ射线总能量屏蔽率达到96.5%。开展了可实现快中子慢化、吸收双功能的含硼石蜡屏蔽材料的制备技术研究,通过冷压制备技术制备了组织致密、加工性能优异的含硼石蜡屏蔽材料,可解决屏蔽材料尺寸受限制以及加工成形困难等难题,可广泛应用于工业辐射防护领域。

乏燃料运输和储存容器中子屏蔽材料应用及研究现状

目的了解国内外乏燃料运输和储存容器中子屏蔽材料的类型,整理分析现有中子屏蔽材料的性能和特点,为应用于乏燃料运输和储存容器的中子屏蔽材料的研发提供一定参考。方法综述国内外应用于乏燃料运输和储存容器中子屏蔽材料的应用现状,对关键性能进行总结和比较,并提出其研究重点和发展趋势。结果目前,硼化不锈钢、碳化硼/铝复合材料、硼铝合金、聚合物基复合材料和屏蔽混凝土等中子屏蔽材料已应用于乏燃料运输和储存容器。结论随着核电厂高燃耗的发展趋势,未来乏燃料运输和储存容器对中子屏蔽材料的性能提出了更严格的要求,建议注重研发屏蔽性能优异、装配更换方便、耐辐照的中子屏蔽材料。

纤维增强环氧基电磁干扰屏蔽复合材料的研究现状

随着无线通讯的广泛普及和5G技术的飞速发展,电子产品给人类生产生活带来极大便利的同时,也带来了严重的电磁污染。因此,开发具有高效电磁干扰屏蔽性能的材料成为研究热点。纤维增强环氧基电磁干扰屏蔽复合材料是指将具有高电导率和高磁导率的纤维材料或功能填料分散在环氧树脂基体中制备的具有良好电磁屏蔽性能的复合材料,该材料具有强度高、密度小、可加工性好等优点,在通信、轨道交通和航空航天等领域具有广阔的应用前景。综述了具有优良电磁干扰屏蔽性能的纤维增强环氧基复合材料的研究及应用现状,并对其未来的发展前景进行了展望。

屏蔽套材料对屏蔽式永磁同步电机电磁场和温度场的影响研究

针对单向耦合法分析屏蔽式永磁同步电机电磁场和温度场时计算精度低的问题,提出了一种磁热双向耦合法。首先,建立了磁热耦合计算模型。其次,采用双向耦合法分析了屏蔽套材料对电机性能的影响,并与单向耦合计算结果进行了比较。最后,建立了电机三维模型,利用有限元软件进行了电磁场和三维温度场分析。研究结果表明所提的磁热双向耦合计算方法可以有效提高电磁场和温度场的计算精度,此外屏蔽套采用不导电不导磁材料可有效提高屏蔽式永磁同步电机效率,降低电机温升。这不仅为屏蔽式永磁同步电机的设计提供了参考,同时对于保证电机高效和可靠运行具有重要意义。

羰基铁含量对铝铁复合材料电磁屏蔽性能的影响

采用粉末挤压技术制备铝铁复合材料,通过加入磁性吸波材料羰基铁粉来提高材料的磁导率和吸波性,实现对电磁波的有效衰减。研究结果表明,随着铝铁复合材料中羰基铁含量的增加,材料的抗拉强度增大,最高达到166.7 MPa。材料对电磁波的屏蔽效能随羰基铁含量的增加明显增大,其中,Al/10wt%Fe复合材料电磁屏蔽效能最好,磁导率最高,其电磁屏蔽值为120 dB,吸收屏蔽效能占83.3%,磁导率是纯铝的3倍多。

W增强Al/Gd_(2)O_(3)双屏蔽复合材料的制备与性能研究

为了屏蔽中子与γ射线的危害,在Al/Gd_(2)O_(3)材料中加入W并采用放电等离子体烧结(SPS)制成Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料。利用扫描电镜和XRD分析了复合材料的形貌和物相结构;利用蒙特卡罗统计试验方法和粒子传输软件MCNP5对Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料屏蔽中子和γ射线的性能进行模拟计算。结果表明,与原铝基复合材料相比,Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料的力学性能优异、抗拉强度提高;拉伸断口形貌表明,复合材料断裂模式为穿晶断裂。

过渡金属氮化碳复合材料的制备及其电磁屏蔽性能研究进展

过渡金属氮化碳化合物(MXene)由于独特的层状结构、优异的导电性、可调节的活性表面和优异的机械强度,被广泛应用于电力储存、导电薄膜、电磁干扰屏蔽、环境污染等领域。随着MXene研究与应用的发展,其需求量也与日俱增,因此,MXene的制备方法也在不断扩展,并向无氟、温和的环保型方向发展。近年,随着信息技术与产业的快速发展,新一代集成电子器件呈现体积小、功能集中、多场景应用等特性,且电磁干扰与污染等对人体、电子设备、电网安全运行、信息安全的危害问题也日益突出,基于MXene的多功能电磁屏蔽材料已经成为研究热点。基于以上研究现状,本论文将重点综述MXene制备方法及其在电磁屏蔽领域的应用研究。

电磁屏蔽高分子复合材料研究进展

系统综述了电磁屏蔽理论及影响因素,总结了电磁屏蔽高分子复合材料的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。

原位成纤PTFE对PP/CNT微孔注塑发泡材料电磁屏蔽性能的影响

采用聚丙烯(PP)为基体、以多壁碳纳米管(CNT)为碳纳米填料,制备二元复合泡孔材料PP/CNT,并且,当CNT含量为1%时,复合微孔材料泡孔质量及电磁屏蔽性能均较好。以聚四氟乙烯(PTFE)为原位成纤增强相,进行微孔注塑发泡成型,探究PP/CNT/PTFE三元复合微孔材料的电磁屏蔽性能,制备了力学性能较好、对电磁辐射吸收率较高的微发泡电磁屏蔽复合材料;研究了PTFE微纤含量对PP/CNT/PTFE三元复合微孔材料注塑发泡泡孔形貌及电磁屏蔽性能的影响规律;得到了该实验条件下PTFE的最佳添加量。结果表明,当PTFE含量为1%时,原位成纤效果较好,三元复合微孔材料的泡孔直径显著减小,电磁屏蔽性能从未添加PTFE时的12.6 dB提高至24.8 dB。

石墨烯基材料在电磁屏蔽领域的研究进展

通信技术在为人类的生活带来便利的同时,其产生的电磁辐射对社会安全、人体健康产生的危害也受到了社会各界的广泛关注,宽屏蔽范围、高吸收效率和高稳定性的电磁屏蔽材料逐渐成为研究热点。石墨烯是一种导电性高、比表面积大且可调控性高的轻质材料,可有效实现电磁衰减,保护精密电子设备和人体健康,在电磁屏蔽领域具有广阔的应用前景。本综述从电磁屏蔽的基本原理与石墨烯基材料的结构特性角度,阐述了石墨烯及其衍生物的电磁屏蔽特点,总结了结构调控以及表面异质化、复合化策略在电磁屏蔽领域的应用。结构调控有利于提高石墨烯基材料对电磁波的吸收损耗和多重反射损耗;表面异质化和复合化策略有利于提高石墨烯基材料的界面极化和磁特性,从而加强对电磁波的吸收损耗和磁损耗。总结了石墨烯基电磁屏蔽材料的改性方法,旨在为开发新一代绿色、轻薄、高屏蔽带宽的电磁屏蔽材料提供启发,指明石墨烯基电磁屏蔽材料的未来发展方向。

碳化硼/铅/聚乙烯复合材料的热稳定性及屏蔽性能

制备了质量分数3%、4%、5%及6%碳化硼以和不同厚度的碳化硼/铅/聚乙烯复合材料,并对碳化硼/铅/聚乙烯复合材料的热稳定性和屏蔽性能进行了研究。经测试可知:当不同试样处于同一厚度时,添加质量分数6%碳化硼复合材料的高温基础性能较好;热重测试表明,该试样的质量损失较低,有效保持了其基础性能。同时,添加质量分数为6%碳化硼的复合材料的应用效果最佳,具有较好的粒子屏蔽性能。该结果为碳化硼/铅/聚乙烯复合材料的制备和性能评估提供了可靠的依据。

功能填料表面修饰对聚合物基复合材料电磁屏蔽性能影响研究进展

对于自身不具备电磁屏蔽性能的聚合物材料而言,加入功能填料是赋予其屏蔽性能的主要方法。然而,简单的填充并不能达到上述目的,填料表面的功能化修饰对聚合物基复合材料电磁屏蔽性能具有重要影响。文中总结了填料表面功能化修饰的主要方法,包括化学镀、表面炭化、包覆聚合物、表面接枝和表面生长金属有机骨架(MOF)等,讨论了各种表面修饰对聚合物基复合材料性能产生的改性效果及最终对电磁屏蔽效能的影响,并对相关研究的未来发展提出了建议。

ABS/CNTs/Fe_(3)O_(4)复合材料及其双峰泡沫的电磁屏蔽性能研究

采用熔融共混和超临界二氧化碳(scCO_(2))发泡技术,分别制备了具有优异导电能力和电磁干扰屏蔽性能(EMI SE)的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)/碳纳米管(CNTs)/四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))复合材料及其双峰泡沫。研究了2种填料复配比例及含量变化对ABS复合材料及其双峰泡沫的发泡性能、导电性能、介电性能和EMI SE的影响。实验结果表明,随着CNTs和Fe_(3)O_(4)含量逐渐增加,ABS双峰泡沫的平均泡孔尺寸逐渐减小,泡孔密度逐渐增加。其中,平均大泡孔尺寸从283.54μm减小至70.79μm,平均小泡孔则从11.89μm减小至7.19μm;而大泡孔的泡孔密度从2.88×10^(4)个/cm^(3)增加到2.51×10^(6)个/cm^(3),小泡孔的泡孔密度则从2.18×10^(8)个/cm^(3)增加到1.12×10^(9)个/cm^(3)。同时,ABS复合材料的电导率也从0.3041 S/cm增加至1.3608 S/cm,总EMI SE由28.65 d B提高到43.05 d B。发泡后,ABS双峰泡沫电导率从0.0027 S/cm增加至0.0654 S/cm,总EMI SE从10.89 d B提高至21.08 d B。ABS复合材料及其双峰泡沫的比电磁屏蔽效能(SSE)最高可达41.33 d B/(g·cm^(-3))。

电磁屏蔽材料的耐腐蚀研究进展

在恶劣的工作环境中,电磁屏蔽材料的腐蚀问题是制约其服役寿命和服役安全性的关键因素。本文综述了近年来电磁屏蔽材料的耐腐蚀研究现状,主要包括用于电磁屏蔽的金属材料、导电聚合物材料以及柔性材料。首先概述了金属合金和金属镀层的制备方法和防腐机理。其次,在导电聚合物材料方面,主要探讨了掺杂型和本征导电型聚合物电磁屏蔽材料的制备工艺、存在的问题及防腐设计方案。此外,介绍了柔性织物和柔性薄膜作为耐腐蚀电磁屏蔽材料的主要研究成果。最后,对电磁屏蔽材料的耐腐蚀研究前景进行了展望。

含钨粉体改性三维间隔连体织物复合材料γ射线屏蔽性能研究

核能会产生电离辐射,如X,γ射线,需采用屏蔽材料进行防护。传统的X射线和γ射线屏蔽材料存在重量大、易腐蚀、有毒和结构力学性能低等缺点,因此研制质轻、辐射性能优异、结构/功能一体化的新型复合材料是辐射防护技术发展的重要方向。根据各类含钨粉体的质量衰减系数理论计算值及密度,优选了氧化钨作为γ射线屏蔽填料,采用含钨粉体改性环氧树脂,并与玻璃纤维三维间隔连体织物复合形成具有夹层结构的纤维增强复合材料。考察了不同含量氧化钨对复合材料屏蔽60Co和137Csγ射线的能力及平压性能的影响。实验结果表明:氧化钨粉对复合材料的辐射屏蔽性能有显著的提升,提升程度与理论计算值相近;相同屏蔽率下,复合材料重量明显低于铁的重量;此外氧化钨也提高了连体织物复合材料的平压强度和平压模量。

高压电缆半导电屏蔽材料双逾渗网络对电阻率稳定性的影响

半导电屏蔽材料是制造高压电缆的关键组分,但仍存在电阻率高及其稳定性差难题。基于此,该文提出构筑双逾渗网络结构思路,选择乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(ethylene-butyl acrylate copolymer,EBA)和低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)作为基体、导电炭黑(conductive carbon black,CB)作为导电填料制备半导电屏蔽材料,系统研究半导电屏蔽材料结构演变规律,评价半导电屏蔽材料结晶行为、电学性能、力学性能、表面光洁度等关键性能。实验结果表明:EBA与LDPE质量比为6:4时,半导电屏蔽材料内部形成双逾渗导电网络结构,相比于常规分布结构,其23和90℃的体积电阻率分别降低46.7%和74.4%,对应的正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)降低52.1%,表明具有良好的电阻率稳定性。此外,该半导电屏蔽材料还具有优异的力学性能和表面光洁度。该结果可为高压电缆半导电屏蔽材料开发提供一定理论基础与数据支撑。

MoO_(2)-NC/聚偏氟乙烯复合材料的制备及其电磁屏蔽性能

现代电子信息技术的飞速发展给人类生活带来巨大便利的同时也产生了严重的电磁干扰问题,不仅会影响电子设备的正常使用,而且还会危害人类健康。鉴于此,亟需开发高性能电磁屏蔽材料来解决电磁辐射污染。本文结合简单的水热法、原位化学氧化聚合和高温碳化工艺成功制备出一维异质纳米填料MoO_(2)-NC,并将其填充于柔性聚偏氟乙烯(PVDF)基体中,通过简单的溶液混合和热压技术制备出一系列MoO_(2)-NC不同质量分数下的MoO_(2)-NC/PVDF复合材料,研究了复合材料整体的电磁屏蔽性能。结果表明,经高温处理后,将前驱体聚吡咯(PPy)热解为碳材料,同时通过碳热还原法将MoO3还原成MoO_(2),使得纳米填料的电导率获得大幅提升,MoO_(2)-NC的电导率在20 MPa下最高能达到133.67 S/cm,比煅烧前的样品增加了28倍。当MoO_(2)-NC的质量分数为40%时,复合材料具有优异的电磁屏蔽性能,这一复合物的总屏蔽效能在X波段范围内最高能达到32.2 dB,比商用标准(20 dB)高出60%,由此表明MoO_(2)-NC具有作为高效电磁屏蔽功能填料的应用潜力。