羰基铁粉 银核-壳粒子及其复合材料的制备与电磁特性

Ｖｏｌ．３１高等学校化学学报Ｎｏ．１０２０１０年１０月 ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ １９３４～１９３９羰基铁粉／银核－壳粒子及其复合材料的制备与电磁特性王一龙１，２，李　维１，章桥新１，王　维１，官建国１（１．武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，２．理学院化学系，武汉４３００７０）摘要　运用液相化学还原银技术，制备了羰基铁粉／银核－壳复合粒子；以该复合粒子为屏蔽填料，制备了一种宽频、高效的新型电磁屏蔽橡胶材料．分析了该屏蔽填料的表面形貌和组成，研究了其电磁特性对电磁屏蔽橡胶材料屏蔽效能的影响规律．结果表明，具有完整核壳结构的羰基铁粉／银复合粒子兼具优异的磁性能和高导电率，用其组成的电磁屏蔽橡胶材料对电磁波能同时产生较强的吸收损耗和反射损耗，屏蔽效能（ＳＥ）优于传统的屏蔽橡胶材料．关键词　羰基铁粉／银核－壳复合粒子；电磁屏蔽；磁导率；屏蔽效能中图分类号　Ｏ６１４．８１；Ｏ６１４．１２２；ＴＢ３４ 文献标识码　Ａ 文章编号　０２５１－０７９０（２０１０）１０－１９３４－０６收稿日期：２０１０－０３－０３．基金项目：国家“八六三”计划项目（批准号：２００６ＡＡ０３Ｚ４６１）和国防基础科研项目（批准号：Ａ１４２００８０１８５）资助．联系人简介：官建国，男，博士，教授，博士生导师，主要从事聚合物及纳米复合材料研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｕａｎｊｇ＠ｗｈｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ复合型电磁屏蔽材料具有使用方便、易于维护等优点，尤其适合解决各种复杂形状的机箱和机柜上孔洞或缝隙等处所产生的电磁泄漏问题，故在电磁兼容（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ＥＭＣ）设计中应用广泛．此类材料的屏蔽性能主要取决于填充在聚合物基体中屏蔽填料的导电率、静磁性能和磁导率等电磁特性以及屏蔽填料的形状及用量等因素．目前，屏蔽填料主要有：（１）银、铜和镍等高导电率的金属填料［１，２］：银和铜的导电率大，电磁屏蔽效果好，但它们的密度大，从而影响复合材料的综合性能．铜由于易氧化而降低了其导电性，故必须进行特殊的防氧化处理，目前人们已发展了表面镀金属技术、加还原剂、有机磷化合物处理技术和偶联剂处理技术等多种防铜粉氧化技术．镍化学稳定性好且具有一定的磁导率，但由于其导电率低于铜和银，故总体屏蔽效果不如前者；（２）石墨、炭黑等碳系填料［３～７］：该类填料也可应用于导电损耗型吸波复合材料［８］．作为屏蔽填料，它们虽然具有价格低、密度小和环境适应性好等优点，但其导电性与金属粉体相比较低，故其屏蔽效能难于和前者相媲美；（３）银空心微球、中空玻璃微珠镀银或镀镍以及银包铜粉或银包镍粉等核－壳复合粒子［９～１２］：其主要优点在于保持高导电率的同时，能降低填料的密度或提高填料的性价比．此外，特种导电高分子材料在电磁屏蔽领域中也具有较好的应用前景［１３，１４］，但同时也存在成本高和电性能低等问题．总之，现有的电磁屏蔽复合材料大多为导电型材料，主要以反射损耗来衰减电磁波的能量．为解决上述问题，人们采用多层复合（导电层与导磁层复合）或多种填料复合（导电填料与导磁填料机械混合）等技术赋予电磁屏蔽复合材料兼具导电和导磁性能，从而提高了材料的电磁屏蔽效能［１５，１６］，但同时产生了材料的厚度增加和加工工艺复杂等问题．根据雷达吸波材料的设计原理［１７］，不同于损耗型或介电损耗型吸波填料［１８，１９］，羰基铁粉属于一种典型的磁损耗型吸波填料，因其在微波频段下具有较高的磁导率，可通过吸收方式损耗电磁波，故在复合型雷达隐身材料中应用相当广泛．采用镀银羰基铁粉制备的电磁屏蔽涂层材料具有优良的屏蔽效能［２０，２１］，然而该屏蔽填料存在核－壳结构不完整等问题．这类填料的表面形貌、导电性能、静磁性能和复磁导率等属性与复合材料的屏蔽效能之间的关系尚需进一步研究，同时导电导磁型电磁屏蔽复合材料的屏蔽特性尚不明确．本文运用液相化学还原银技术，在羰基铁粉表面制备银纳米粒子，获得了核－壳完整的羰基铁粉／银复合粒子，以该核－壳复合粒子为屏蔽填料，采用橡胶加工技术设计并制备了一种新型的导电导磁型电磁屏蔽橡胶材料．与传统屏蔽橡胶相比，该电磁屏蔽橡胶材料具有更高的屏蔽效能，并且它既可对电磁波进行反射损耗，又可对电磁波进行有效的吸收损耗，从而降低了电磁波的二次干扰．研究结果表明，该新型的电磁屏蔽橡胶材料在电磁兼容工程应用方面具有较好的应用前景．与多层复合／多种填料复合技术相比，导电导磁型电磁屏蔽复合橡胶具有制备工艺简单、屏蔽性能优异等特点．１　实验部分１．１　试剂与仪器硝酸银、氨水、氢氧化钠、甲醛和无水乙醇均为分析纯试剂；聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ，Ｋ－３０）购于国药集团化学试剂有限公司．屏蔽填料羰基铁粉（ＤＴ－５，粒径≤５μｍ）和导电银粉（ＳＡ－１，粒径≤１μｍ）分别购于陕西兴平化学股份有限公司和昆明恒达科技股份有限公司．导电导磁复合电磁屏蔽橡胶材料（填料为羰基铁粉／银核－壳复合粒子）、磁性橡胶（填料为羰基铁粉）和导电橡胶（填料为导电银粉）中的填料在聚合物基体中的体积分数分别为４０％，４０％和３５％．Ｎ３２丁腈橡胶（ＮＢＲ，兰州石化公司），邻苯二甲酸二丁酯（分析纯，成都科龙化工试剂厂），硬脂酸（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），氧化锌（分析纯，上海化学试剂有限公司），过氧化二异丙苯（ＤＣＰ，瑞彩国际工业集团有限公司）．ＸＳＫ－１６０型开放式塑炼机（常州市东南橡塑机械厂）．ＸＬＢ－ＤＣ－７００×７００－ＺＣ／２５０型电磁平板硫化机（株洲时代机电设备有限责任公司）．日本日立公司Ｓ－４８００型场发射扫描电镜仪及其附带的能谱分析仪．美国ＡＤＥ公司Ｍｏｄｅｌ４ＨＦ型振动样品磁强计．美国安捷伦公司８７１４Ｂ型矢量网络分析仪．１．２　羰基铁粉／银核－壳复合粒子的制备将羰基铁粉９４畅４ｇ分散于８００ｍＬ无水乙醇中，电动搅拌３０ｍｉｎ，另将适量ＰＶＰ溶于６００ｍＬ无水乙醇中，磁力搅拌３０ｍｉｎ．将完全溶解的ＰＶＰ乙醇溶液倒入羰基铁粉和乙醇的混合体中，电动搅拌１５ｍｉｎ后加入１６ｍＬ甲醛溶液；３０ｍｉｎ后缓慢滴加银氨溶液和氢氧化钠［２２］的混合溶液５００ｍＬ．滴加完毕后，继续反应２ｈ，磁选分离清洗数次后，将产物于５０℃真空干燥．１．３　电磁屏蔽橡胶材料的加工称取ＮＢＲ１００畅０ｇ，对其进行塑炼，加入３畅０ｇＤＣＰ与硫化配合剂等助剂（７畅０ｇ邻苯二甲酸二丁酯、２畅０ｇ硬脂酸和６畅０ｇ氧化锌），薄通数次后，取一定量的混炼胶，按体积分数４０％加入屏蔽填料羰基铁粉／银核－壳复合粒子中，再进行混炼，薄通数次后，将混炼胶静置２４ｈ，硫化前进行二次混炼，然后将其在硫化温度、时间和压力分别为１５０畅０℃、５０ｍｉｎ和１０畅０ＭＰａ条件下，加工得到电磁屏蔽橡胶材料样品．磁性橡胶和导电橡胶分别按上述类似过程制备．１．４　结构表征与性能测试将磁性橡胶以及导电导磁型电磁屏蔽橡胶分别加工成内径７畅０ｍｍ、外径１６畅０ｍｍ及厚度１０畅０ｍｍ的同轴块后，用美国安捷伦公司８７１４Ｂ型矢量网络分析仪测试复磁导率．按照ＳＪ２０６７３－１９９８枟军用电磁屏蔽橡胶衬垫材料通用规范枠分别测试橡胶材料的体积电阻率．采用ＳＪ２０５２４－１９９５枟材料屏蔽效能的测量方法枠测试屏蔽材料在３０～１５００ＭＨｚ下的屏蔽效能（ＳＥ）：ＳＥ＝１０×ｌｇ（Ｐ２／Ｐ１）（１）式中，Ｐ１为无屏蔽情况下电磁波的功率，Ｐ２为屏蔽情况下的功率．２　结果与讨论２．１　羰基铁粉／银核－壳复合粒子的制备首先，在液相化学还原反应过程中，银离子的生成受银氨络离子的控制，银氨络离子起到“缓释”银离子的作用，避免反应过快；当银离子被甲醛还原后，所形成的银晶核通过自相成核以及异相成核过程，在羰基铁粉的表面生长，最终形成复合粒子的壳层．图１是羰基铁粉、羰基铁粉／银核－壳复合粒子和导电银粉的ＳＥＭ照片．羰基铁粉的粒径小于５μｍ，其表面比较光滑［图１（Ａ）］；当羰基铁粉经过液相化学还原银反应后，在羰基铁粉的表面均匀地包覆了一层致密的纳米银壳层，如图１（Ｂ）所示．反５３９１　Ｎｏ．１０　王一龙等：羰基铁粉／银核－壳粒子及其复合材料的制备与电磁特性应溶液中无游离或团聚的纳米银粒子，表明所有生成的银纳米粒子都沉积在羰基铁粉表面；图１（Ｃ）为市售的导电银粉的ＳＥＭ照片，产物呈类球状，粒径小于１μｍ．Ｆｉｇ．１　ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ（Ａ），ｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ（Ｂ）ａｎｄｓｉｌｖｅｒｐｏｗｄｅｒｓ（Ｃ）图２为羰基铁粉／银核壳复合粒子的ＥＤＳ图谱，分析可知其含Ｆｅ和Ａｇ两种元素，结合前面ＳＥＭ结果，说明该复合粒子的壳层是由银元素所组成．由ＥＤＳ图谱计算可知，Ａｇ元素在该复合粒子中的质量分数约为１７畅５％．Ｆｉｇ．２　ＥＤＳａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓＦｉｇ．３　ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ａ）ａｎｄｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ｂ）图３是羰基铁粉和羰基铁粉／银核－壳复合粒子的ＸＲＤ谱图．对照Ｆｅ的ＪＣＰＤＳＮｏ．６－０６９６卡片，从图３谱线ａ可见，各衍射峰为体心立方（ｂｃｃ）结构α－Ｆｅ，其晶面分别为（１１０），（２００）和（２１１）；图３中未发现其它杂相衍射峰．而被银纳米粒子包覆后，所得到的核－壳复合粒子出现了Ａｇ的４个特征衍射峰，如图３谱线ｂ所示，其中各衍射峰分别对应于面心立方结构银的（１１１），（２００），（２２０）和（３１１）晶面，无氧化物的衍射峰，表明制备的羰基铁粉／银核－壳复合粒子中只有Ｆｅ和Ａｇ两相．结合前面的ＳＥＭ和ＥＤＳ分析结果可知，所制备的羰基铁粉／银核－壳复合粒子具有完整的核壳结构，其中壳层中的银是面心立方结构的单质银．２．２　羰基铁粉／银核壳复合粒子的电磁特性２．２．１　导电性能和静磁性能　表１分别列出了以羰基铁粉、羰基铁粉／银核－壳复合粒子和导电银粉作为屏蔽填料的橡胶材料的导电性能，以及羰基铁粉和羰基铁粉／银核－壳复合粒子的静磁性能．由表１结果可知，羰基铁粉／银核－壳复合粒子电磁屏蔽橡胶材料的体积电阻率为２畅１８×１０－３Ω・ｃｍ，与以导电银粉为填料的橡胶材料的体积电阻率（２畅１７×１０－３Ω・ｃｍ）基本相同，远高于羰基铁粉橡胶材料的导电性能．此外，羰基铁粉／银核－壳复合粒子的饱和磁化强度（Ｍｓ）和矫顽力（Ｈｃ）分别为１５６畅６Ａｍ２／ｋｇ和 Ｔａｂｌｅ１　Ｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｈｉｅｌｄｉｎｇｆｉｌｌｅｒｓａｎｄｖｏｌｕｍｅｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｒｕｂｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌ ＳａｍｐｌｅＭｓ／（Ａｍ２・ｋｇ－１）Ｈｃ／（Ａ・ｍ－１）Ｍｒ／（Ａｍ２・ｋｇ－１）Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ／（Ω・ｃｍ）倡Ｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒ１９１畅２０畅０６４７０畅３０６３Ｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅ１５６畅６０畅０８４８０畅３３３２畅１８×１０－３Ｓｉｌｖｅｒｐｏｗｄｅｒ２畅１７×１０－３ 倡Ｖｏｌｕｍｅｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｏｆｒｕｂｂｅｒｓｍａｔｅｒｉａｌｂａｓｅｄｏｎｓｈｉｅｌｄｉｎｇｆｉｌｌｅｒｓ．６３９１高等学校化学学报 Ｖｏｌ．３１　０畅０８４８Ａ／ｍ，具有优良的软磁性能．与羰基铁粉相比，其Ｍｓ降低了１８畅９％，这与羰基铁粉／银核－壳复合粒子中磁性金属铁的质量分数降低了１７畅５％的结果基本一致．Ｍｓ的降低是因为羰基铁粉／银核－壳磁性粒子的表面包覆了一层银壳层，降低了磁性粒子的相对含量，使磁性核体积比减小，单位体积内原子磁矩的数目减小，故饱和磁化强度降低［２３］；复合粒子的矫顽力和剩余磁化强度（Ｍｒ）略有增大，是因为羰基铁粉被导电银分隔后，造成磁性粒子的空间间隔增大，使复合粒子对外磁场的影响变慢，从而引起复合粒子的软磁性能下降所致．２．２．２　复磁导率　图４给出了当电磁波的频率范围为０畅０３～３ＧＨｚ时，羰基铁粉和羰基铁粉／银核－壳复合粒子的磁导率实部（μ′）和虚部（μ″）随电磁波频率的变化关系．由图４可知，羰基铁粉的μ′在该电磁波的频段下均优于羰基铁粉／银核－壳复合粒子，且均随电磁波的频率的增加而降低；羰基铁粉的μ″随电磁波频率的增加而增加，其最高值达１畅８，羰基铁粉／银核－壳复合粒子磁导率的虚部变化规律是先随着电磁波频率的增加而增加，在电磁波频率为２ＧＨｚ左右时出现了铁磁共振峰．对于羰基铁粉和羰基铁粉／银核－壳复合粒子的磁损耗机制如图５所示，羰基铁粉样品的μ″（μ′）－２ｆ－１数值保持在１畅０×１０－１０ｓ左右，从而证实羰基铁粉的磁损耗来自于涡流损耗［２４］；而羰基铁粉／银核－壳复合粒子的Ｃ０＝μ″（μ′）－２ｆ－１数值并非常数，而是随着频率的增加先增加后减少，说明对于羰基铁粉／银核－壳复合粒子的磁损耗主要来自自然共振［２４］．通过这一结果并结合电性能结果分析可知，具有完整核－壳结构的羰基铁粉／银核－壳复合粒子兼具高导电和导磁性能．Ｆｉｇ．４　Ｒｅａｌｐａｒｔ（μ′）ａｎｄｉｍａｇｅｐａｒｔ（μ″）ｏｆｃｏｍｐｌｅｘｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓａｎｄｃａｒ－ｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓａａｎｄｃ．μ′ａｎｄμ″ｏｆｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｂａｎｄｄ．μ′ａｎｄμ″ｏｆｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．　Ｆｉｇ．５　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆμ″（μ′）－２ｆ－１ｏｆｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ（ａ），ｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ｂ）ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅ２．２．３　屏蔽效能　Ｓｃｈｅｌｋｕｎｏｆｆ电磁屏蔽理论如下：Ａ＝－０畅１３１ｔｆμｒσｒ（２）Ｒ＝－１６８．１＋１０ｌｇ（ｆμｒ／σｒ）（３）Ｂ＝－１０ｌｇ（１－２×１０－０．１Ａｃｏｓ０．２３Ａ＋１０－０．２Ａ）（４）ＳＥ＝Ａ＋Ｒ＋Ｂ（５）式中，Ａ为吸收损耗（ｄＢ），Ｒ为反射损耗（ｄＢ），Ｂ为多重反射损耗（ｄＢ），ＳＥ为屏蔽效能（ｄＢ，Ｓｈｉｅｌ－ｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ），ｔ为材料的厚度（ｍｍ），ｆ为电磁波的频率（Ｈｚ），σｒ为材料的相对电导率，μｒ为材料的相对磁导率．图６是分别以羰基铁粉、导电银粉和羰基铁粉／银核－壳复合粒子为填料制备的电磁屏蔽橡胶材料（以下分别称为磁性橡胶、导电橡胶和导电导磁复合电磁屏蔽橡胶材料）的屏蔽效能（测量值），同时运用Ｓｃｈｅｌｋｕｎｏｆｆ电磁屏蔽理论计算出上述３种电磁屏蔽橡胶材料的屏蔽效能（理论值）．可见，３种屏蔽橡胶的ＳＥ测量值与理论值比较接近，导电导磁复合电磁屏蔽橡胶材料的ＳＥ无论是实测值还是理论计算值都最优，导电银粉的次之，羰基铁粉的最差．导电导磁复合电磁屏蔽橡胶材料的ＳＥ在电磁波的频段为０畅０３～１畅５ＧＨｚ时达到－３８～－４３ｄＢ．根据Ｓｃｈｅｌｋｕｎｏｆｆ电磁屏蔽理论可知，屏蔽材料的屏蔽效能主要取决于其磁导率（μ）、导电率（σ）、材料厚度（ｔ）以及电磁波的频率（ｆ）等因素．对于７３９１　Ｎｏ．１０　王一龙等：羰基铁粉／银核－壳粒子及其复合材料的制备与电磁特性Ｆｉｇ．６　Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ［ｍｅａｓｕｒｅｖａｌｕｅ（ａ，ｃ，ｅ）ａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｖａｌｕｅ（ｂ，ｄ，ｆ）］ｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｒｕｂ－ｂｅｒ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｒｕｂｂｅｒａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅｒｕｂｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｔｈｅｆｒｅ－ｑｕｅｎｃｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍ０畅０３ＧＨｚｔｏ１畅５ＧＨｚａａｎｄｂ．Ｍａｇｎｅｔｉｃｒｕｂｂｅｒ；ｃａｎｄｄ．ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｒｕｂｂｅｒ；ｅａｎｄｆ．ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅｒｕｂｂｅｒ．Ｆｉｇ．７　Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｂｓｏｒｂｉｎｇｌｏｓｓ，ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｌｏｓｓａｎｄｍｕｌｔｉ－ｒｅｆｌｅｃｔｌｏｓｓｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｒｕｂｂｅｒｗｉｔｈｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍ０畅０３ＧＨｚｔｏ１畅５ＧＨｚａａｎｄｂ．Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅｒｕｂｂｅｒａｎｄｍｕｌｔｉ－ｒｅｆｌｅｃｔｌｏｓｓｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｒｕｂｂｅｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｃａｎｄｅ．ａｂｓｏｒｂｌｏｓｓｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｒｕｂｂｅｒａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅｒｕｂ－ｂｅｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｄａｎｄｆ．ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅｒｕｂｂｅｒａｎｄｒｅｆｌｅｃｔｌｏｓｓｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｒｕｂｂｅｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．磁性橡胶和导电导磁橡胶的ＳＥ理论值，根据复磁导率的结果，并与导电率、厚度以及电磁波频率等参数一并代入公式（２）～（５）中计算其ＳＥ值；对于导电橡胶，其磁导率实部与虚部分别为１和０，亦按上述方法计算其ＳＥ值．对磁性橡胶材料而言，ＳＥ最差，故不适合作为电磁屏蔽填料．为了进一步研究传统的导电橡胶和导电导磁电磁屏蔽橡胶材料的屏蔽机理，分别计算出它们对电磁波的Ａ，Ｒ和Ｂ值，其结果列于图７中．可知，虽然导电导磁复合电磁屏蔽橡胶材料对电磁波的反射损耗（Ｒ）介于－２１～－３７ｄＢ之间，没有传统的导电橡胶材料的好，但是它对电磁波的吸收损耗（Ａ）在－４～－２４ｄＢ之间，优于导电橡胶材料的吸收损耗（－２～－１５ｄＢ），并且电磁波的频率越高则效果越显著，这得益于羰基铁粉／银核－壳复合粒子兼具优良的导磁和导电性能．从式（２）也可看出，在ｆ和ｔ一定的情况下，屏蔽材料的吸收损耗由其相对磁导率μｒ和相对电导率σｒ决定，即μｒσｒ越大，吸收损耗越优；此外，在屏蔽材料的σｒ基本不变时，其反射损耗随着材料的μｒ增加而有所变差，而导电导磁电磁屏蔽橡胶材料的总体屏蔽效能比传统的导电橡胶要好．由此可见，基于银包羰基铁粉核－壳复合粒子制备出的导电导磁电磁屏蔽复合橡胶材料既可通过复合粒子的银壳层对电磁波进行反射损耗，又可通过内核导磁性的羰基铁粉对电磁波进行吸收来屏蔽电磁波，故有效地降低了电磁波的二次干扰．这表明采用兼具高导电性和导磁性的屏蔽填料不仅能有效提高电磁屏蔽复合材料的屏蔽效能，同时能提高材料对电磁波的吸收损耗，该新型电磁屏蔽橡胶材料在电磁兼容工程应用方面具有较好应用前景．与多层复合／多种填料复合技术相比，本文制备的导电导磁电磁屏蔽复合橡胶具有制备工艺简单和屏蔽性能优异等特点．参　考　文　献［１］　ＣｈｅｎＨ．Ｃ．，ＬｉｎＪ．Ｈ．，ＬｅｅＫ．Ｃ．．Ｊ．Ｒｅｉｎｆ．Ｐｌａｓｔ．Ｃｏｍｐ．［Ｊ］，２００８，２７（２）：１８７—２０４［２］　ＧａｏＹ．，ＨｕａｎｇＬ．，ＺｈｅｎｇＺ．Ｊ．，ＬｉＨ．，ＺｈｕＭ．．Ａｐｐｌ．Ｓｕｒｆ．Ｓｃｉ．［Ｊ］，２００７，２５３：９４７０—９４７５［３］　ＣａｏＪ．Ｙ．，ＣｈｕｎｇＤ．Ｄ．Ｌ．．ＣｅｍｅｎｔＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓ．［Ｊ］，２００３，３３（１１）：１７３７—１７４０［４］　ＷｕＪ．Ｈ．，ＣｈｕｎｇＤ．Ｄ．Ｌ．．Ｃａｒｂｏｎ［Ｊ］，２００３，４１（６）：１３１３—１３１５［５］　ＪｏｕＷ．Ｓ．．Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｍａｔｅｒ．［Ｊ］，２００４，３３（３）：１６２—１７０［６］　ＳＵＮＤａｏ－Ｘｉｎｇ（孙道兴），ＺＨＡＮＧＳｈｕ－Ｓｈｅｎｇ（张书圣），ＷＥＩＱｉｎｇ－Ｌｉ（魏庆莉），ＺＨＵＡＮＧＸｉｎ－Ｊｉｅ（庄新杰）．Ｃｈｅｍ．Ｊ．ＣｈｉｎｅｓｅＵｎｉ－ｖｅｒｓｉｔｉｅｓ（高等学校化学学报）［Ｊ］，２００４，２５（６）：１１４９—１１５２［７］　ＬＩＵＸｉｎ－Ｈａｉ（刘新海），ＺＨＡＯＹｉｎｇ（赵莹），ＬＩＵＺｈｉ（刘智），ＷＡＮＧＤｕ－Ｊｉｎ（王笃金），ＷＵＪｉｎ－Ｇｕａｎｇ（吴瑾光），ＸＵＤｕａｎ－Ｆｕ（徐端夫）．Ｃｈｅｍ．Ｊ．ＣｈｉｎｅｓｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ（高等学校化学学报）［Ｊ］，２００８，２９（１０）：２０９６—２１００［８］　ＣａｏＭ．Ｓ．，ＳｏｎｇＷ．Ｌ．，ＨｏｕＺ．Ｌ．，ＷｅｎＢ．，ＹｕａｎＪ．．Ｃａｒｂｏｎ［Ｊ］，２０１０，４８（３）：７８８—７９６［９］　ＷａｎｇＹ．Ｌ．，ＺｈａｎｇＱ．Ｘ．，ＳｈａｏＨ．Ｍ．，ＧｕａｎＪ．Ｇ．．Ｃｈｉｎ．Ｊ．Ｓｔｒｕｃｔ．Ｃｈｅｍ．［Ｊ］，２０１０，２９（４）：５５５—５６４８３９１高等学校化学学报 Ｖｏｌ．３１　［１０］　ＷＡＮＧＹｉ－Ｌｏｎｇ（王一龙），ＧＵＡＮＪｉａｎ－Ｇｕｏ（官建国），ＳＨＡＯＨａｎ－Ｍｅｉ（邵寒梅），ＺＨＡＮＧＱｉａｏ－Ｘｉｎ（章桥新），ＤＵＡＮＪｕｎ－Ｙｕａｎ（段君元），ＳＵＮＢｉｎ（孙斌）．Ｊ．Ｃｈｉｎ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．（硅酸盐学报）［Ｊ］，２００８，３６（３）：３０１—３０５［１１］　ＳＨＡＯＱｉａｎ（邵谦），ＹＡＮＧＹｕ－Ｘｉａｎｇ（杨玉香），ＧＥＳｈｅｎｇ－Ｓｏｎｇ（葛圣松），ＺＨＡＮＧＨｅｎｇ（郑衡）．ＦｕｎｃｔｉｏｎＭａｔｅｒ．（功能材料）［Ｊ］，２００７，３８（１２）：２００１—２００３［１２］　ＨａｎＥ．Ｇ．，ＫｉｍＥ．Ａ．，ＯｈＫ．Ｗ．．ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＭｅｔａｌｓ［Ｊ］，２００１，１２３（３）：４６９—４７６［１３］　ＳＯＮＧＹｕｅ－Ｘｉａｎ（宋月贤），ＷＡＮＧＨｏｎｇ－Ｌｉ（王红理），ＺＨＥＮＧＹｕａｎ－Ｓｕｏ（郑元锁），ＸＵＣｈｕａｎ－Ｘｉａｎｇ（徐传镶）．ＡｃｔａＰｏｌｙｍ．Ｓｉｎ．（高分子学报）［Ｊ］，２００２，（１）：９２—９５［１４］　ＬＩＸｉｎ（李昕），ＺＨＡＯＧｕｏ－Ｌｉａｎｇ（赵国樑），ＱＩＡＮＪｉｎｇ（钱晶），ＦＵＺｈｏｎｇ－Ｙｕ（付中玉）．Ｃｈｅｍ．Ｊ．ＣｈｉｎｅｓｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ（高等学校化学学报）［Ｊ］，２００９，３０（５）：１０５２—１０５４［１５］　ＧＵＡＮＤｅｎｇ－Ｇａｏ（管登高）．ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎＳｈｉｅｌｄｉｎｇＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＣｏｍｐｏｕｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇｔｈｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＢｒｏａｄｂａｎｄ－ｆｒｅ－ｑｕｅｎｃｙＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＷａｖｅＦｏｒｍＬｅａｋｉｎｅｓｓ（防电磁信息泄密宽频带电磁波屏蔽集成复合材料研究）［Ｄ］，Ｃｈｅｎｇｄｕ：ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉ－ｖｅｒｓｉｔｙ，２００４［１６］　ＣＨＥＮＫｕｉ－Ｒｕ（陈奎儒）．ＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＳｕｒｆａｃｅＣｏａｔｉｎｇＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｗｉｔｈＭｅｔａｌｌｉｚｅｄＣｏｍｐｏｕｎｄＰｏｗｄｅｒａｎｄＩｔｓＥｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃＳｈｉｅｌｄｉｎｇ（表面金属化复合粉末涂层制备及其电磁屏蔽效能研究）［Ｄ］，Ｍｉａｎｙａｎｇ：ＸｉｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈ－ｎｏｌｏｇｙ，２００６［１７］　ＨｕａｎｇＹ．Ｑ．，ＹｕａｎＪ．，ＳｏｎｇＷ．Ｌ．，ＷｅｎＢ．，ＦａｎｇＸ．Ｙ．，ＣａｏＭ．Ｓ．．ＣｈｉｎｅｓｅＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ［Ｊ］，２０１０，２７（２）：０２７７０２－１—０２７７０２－４［１８］　ＳｏｎｇＷ．Ｌ．，ＣａｏＭ．Ｓ．，ＨｏｕＺ．Ｌ．，ＹｕａｎＪ．，ＦａｎｇＸ．Ｙ．．ＳｃｒｉｐｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａ［Ｊ］，２００９，６１（２）：２０１—２０４［１９］　ＳｏｎｇＷ．Ｌ．，ＣａｏＭ．Ｓ．，ＨｏｕＺ．Ｌ．，ＦａｎｇＸ．Ｙ．，ＳｈｉＸ．Ｌ．．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．［Ｊ］，２００９，９４（２３）：２３３１１０—２３３１１２［２０］　ＣＡＯＸｉａｏ－Ｇｕｏ（曹晓国），ＺＨＡＮＧＨａｉ－Ｙａｎ（张海燕）．Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｅｎｇ．（材料工程）［Ｊ］，２００７，８：６９—７２［２１］　ＺＨＡＮＧＱｉａｏ－Ｘｉｎ（章桥新），ＹＡＮＧＬｉ－Ｎｉｎｇ（杨丽宁），ＺＨＡＮＧＪｉａ－Ｍｉｎｇ（张佳明），ＧＵＡＮＪｉａｎ－Ｇｕｏ（官建国），ＷＡＮＧＹｉ－Ｌｏｎｇ（王一龙）．Ｊ．Ｃｈｉｎ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．（硅酸盐学报）［Ｊ］，２００７，３５（８）：９８７—９９０［２２］　ＪＩＡＮＧＸｉａｏ－Ｘｉａ（姜晓霞），ＳＨＥＮＷｅｉ（沈伟）．ＴｈｅＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌａｎｄＰｒａｃｔｉｃｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓＰｌａｔｉｎｇ（化学镀理论及实践）［Ｍ］，Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，２０００：３６０—３６１［２３］　ＬｉＺ．Ｗ．，ＣｈｅｎＬ．，ＯｎｇＣ．Ｋ．，ＹａｎｇＺ．．Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．［Ｊ］，２００５，４０（３）：７１９—７２３［２４］　ＷｕＭ．Ｚ．，ＺｈａｎｇＹ．Ｄ．，ＨｕｉＳ．，ＸｉａｏＴ．Ｄ．，ＧｅＳ．Ｈ．，ＨｉｎｅｓＷ．Ａ．，ＴａｙｌｏｒＧ．Ｗ．．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．［Ｊ］，２００２，８０（２３）：４４０４—４４０６ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣａｒｂｏｎｙｌＩｒｏｎＰｏｗｄｅｒｓ／ＳｉｌｖｅｒＣｏｒｅ－ｓｈｅｌｌＰａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄＴｈｅｉｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅＲｕｂｂｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓＷＡＮＧＹｉ－Ｌｏｎｇ１，２，ＬＩＷｅｉ１，ＺＨＡＮＧＱｉａｏ－Ｘｉｎ１，ＷＡＮＧＷｅｉ１，ＧＵＡＮＪｉａｎ－Ｇｕｏ１倡（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｌｉｑｕｉｄｃｈｅｍｉｃａｌｒｅ－ｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｕｓｉｎｇｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓａｓｓｈｉｅｌｄｉｎｇｆｉｌｌｅｒ，ａｎｏ－ｖｅｌｋｉｎｄｏｆｗｉｄｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｒｕｂｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｆｉｌｌｅｒｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ－ｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｈｉｅｌｄｉｎｇｆｉｌｌｅｒｓｏｎｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｒｕｂｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｉｔｈｉｎｔａｃｔｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｖｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｒｕｂ－ｂｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒｓ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｖｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌ－ｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｄｕｅｔｏｓｔｒｏｎｇａｂｓｏｒｂｉｎｇｌｏｓｓａｎｄｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｌｏｓｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｈｉｅｌｄｉｎｇｒｕｂｂｅｒｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｒｕｂｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｓｈｏｗｂｅｔｔｅｒｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｃａｒｂｏｎｙｌｉｒｏｎｐｏｗｄｅｒ／ｓｉｌｖｅｒｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅ；Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇ；Ｃｏｍｐｌｅｘｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ（Ｅｄ．：Ｆ，Ｇ）９３９１　Ｎｏ．１０　王一龙等：羰基铁粉／银核－壳粒子及其复合材料的制备与电磁特性。