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  快速發(fā)展的電信技術(shù)和數(shù)字系統(tǒng)為人類生活帶來便捷的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的電磁干擾（EMI），不僅影響敏感電子設(shè)備和系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還威脅著人們的健康。

  傳統(tǒng)電磁屏蔽材料大多為金屬（如銅、鋁和鎳等）及其合金材料，具有非常優(yōu)異的電磁屏蔽性能，但同時(shí)存在比重大、不耐腐蝕和柔韌性差等缺點(diǎn)。聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料憑借輕質(zhì)、比強(qiáng)度/比模量高、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異、性能可調(diào)以及易加工成型等諸多優(yōu)勢，在電磁屏蔽領(lǐng)域日漸受到青睞。

  設(shè)計(jì)制備質(zhì)輕、力學(xué)性能優(yōu)異、電導(dǎo)率（σ）且電磁屏蔽效能（EMI SE）高，尤其能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件成型以及規(guī)模化生產(chǎn)的電磁屏蔽高分子復(fù)合材料對高頻率和大功率電子設(shè)備及其元器件的研制開發(fā)及更新?lián)Q代具有十分重要的理論意義和指導(dǎo)價(jià)值。

  西北工業(yè)大學(xué)顧軍渭教授“結(jié)構(gòu)/功能高分子復(fù)合材料”（SFPC）課題組自2018年以來開始從事電磁屏蔽高分子復(fù)合材料的設(shè)計(jì)構(gòu)筑、可控制備及內(nèi)稟機(jī)理研究。基于“電/磁”填料的微結(jié)構(gòu)優(yōu)化制備、三維導(dǎo)電通路的高效構(gòu)筑、復(fù)合材料的輻射仿真模擬及電磁屏蔽機(jī)理研究，制備出多種高σ和EMI SE的高分子復(fù)合材料及制品。

  截止目前，本研究方向已主持國家自然科學(xué)基金1項(xiàng)；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)計(jì)劃杰出青年基金項(xiàng)目、航天科學(xué)技術(shù)基金和航空科學(xué)基金等省部級基金/項(xiàng)目4項(xiàng)。2019年至今已在Carbon, Nanoscale和Compos Sci Technol等期刊發(fā)表第一作者/通訊作者SCI論文13篇，SCI引用350余次（其中3篇論文同時(shí)入選ESI熱點(diǎn)論文和ESI高被引論文）；授權(quán)、公開國家發(fā)明專利6件；參編Wiley出版社專著1部（第19章--電磁屏蔽聚合物納米復(fù)合材料）。

  （1）共混型電磁屏蔽高分子復(fù)合材料的制備研究。SFPC課題組通過在聚苯乙烯（PS）、共摻雜聚苯胺（c-PANI）和環(huán)氧樹脂基體中分別填充石墨納米微片（GNPs）和Ti₃C₂T_xMXene等導(dǎo)電填料，分別制備出X波段EMI SE高達(dá)33 dB、36 dB和41 dB的GNPs/PS（Composites Part A, 2019, 124: 105484）、Ti₃C₂T_x/c-PANI（Compos Sci Technol, 2019, 183: 107833）和Ti₃C₂T_x/環(huán)氧樹脂（Composites Part B, 2019, 171: 111）電磁屏蔽復(fù)合材料。并基于“電/磁”復(fù)合顆粒的協(xié)同提升效應(yīng)，設(shè)計(jì)制備出兼具優(yōu)異磁性和突出導(dǎo)電性的MWCNT-Fe₃O₄@Ag納米復(fù)合顆粒（圖1，Carbon, 2019, 141: 506），有效解決了直接共混法制備的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料EMI SE低的問題。

圖1 MWCNT-Fe₃O₄@Ag/環(huán)氧樹脂電磁屏蔽納米復(fù)合材料的制備及性能研究

  （2）石墨烯膜/環(huán)氧樹脂電磁屏蔽復(fù)合材料的制備研究。SFPC課題組通過將制備的高度規(guī)整的石墨烯膜（RGFs）定向排列構(gòu)筑于環(huán)氧樹脂基體中（圖2），制備出X波段EMI SE高達(dá)82 dB的RGFs/環(huán)氧樹脂電磁屏蔽復(fù)合材料（Composites Part A, 2019, 124: 105512）。RGFs充當(dāng)電子傳輸?shù)母咚偻ǖ溃苊饬伺c環(huán)氧樹脂基體間過多的界面連接，減少了電子的傳輸障礙，顯著地提高了RGFs/環(huán)氧樹脂電磁屏蔽復(fù)合材料的σ和EMI SE。

圖2 RGFs/環(huán)氧樹脂電磁屏蔽復(fù)合材料的制備示意圖

  （3）三維導(dǎo)電骨架/環(huán)氧樹脂電磁屏蔽復(fù)合材料的可控設(shè)計(jì)及制備研究。SFPC課題組基于Fe₃O₄/TAGA（Compos Sci Technol, 2019, 169: 70）、Fe₃O₄/CNT/GA（Compos Sci Technol, 2019, 181: 107683）、PANI/MWCNT/TAGA（Composites Part A, 2019, 121: 265）、MXene/C（Composites Part A, 2019, 123: 293，圖3）、CuNWs-TAGA（Composites Part A, 2020, 128: 105670）和GNPs/GA（J Mater Chem C, 2019, 7: 2725）等三維導(dǎo)電骨架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與可控構(gòu)筑，制備出優(yōu)異電磁屏蔽效能的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了極低填料用量下環(huán)氧樹脂復(fù)合材料EMI SE的快速高效提升。以氧化鋁蜂窩為模板成功構(gòu)筑了高承載性能、結(jié)構(gòu)規(guī)整的石墨烯蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（rGH），實(shí)現(xiàn)了低石墨烯用量（1.2 wt%）下導(dǎo)電通路的高效形成，快速提升了環(huán)氧樹脂電磁屏蔽復(fù)合材料的σ和EMI SE（Compos Sci Technol, 2019, 181: 107698）。

圖3 MCF/環(huán)氧樹脂電磁屏蔽納米復(fù)合材料的制備示意圖

  最近，SFPC課題組2017級博士研究生梁超博同學(xué)基于三維石墨烯泡沫（rGF）結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，制備出一種輕質(zhì)、高強(qiáng)、電磁屏蔽性能優(yōu)異的銀納米片（AgPs）/rGF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了AgPs在環(huán)氧樹脂基體內(nèi)的最佳分散。利用石墨烯輔助成型技術(shù)在環(huán)氧樹脂基體內(nèi)成功構(gòu)筑了三維異質(zhì)中空球型結(jié)構(gòu)，極大延長了電磁波在材料內(nèi)部的反射路徑，僅加入1.34 vol AgPs/rGH（0.40 vol% rGH + 0.94 vol% Ag），AgPs/rGF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在X波段的EMI SE就達(dá)到58 dB。此外，基于對“電磁波-屏蔽體”響應(yīng)關(guān)系的研究，通過有限元模擬分析真實(shí)還原了AgPs/rGF/環(huán)氧樹脂對入射電磁波的耗散過程（圖4），揭示了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)構(gòu)造與電磁波的作用機(jī)制，這種全新的研究思路和制備方法有望為新型電磁屏蔽高分子復(fù)合材料的設(shè)計(jì)研發(fā)提供必要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

圖4 AgPs/rGF/環(huán)氧樹脂電磁屏蔽納米復(fù)合材料的制備、仿真模擬及屏蔽機(jī)理研究

  本工作近期以“Constructing interconnected spherical hollow conductive networks in silver platelets/reduced graphene oxide foam/epoxy nanocomposites for superior electromagnetic interference shielding effectiveness”為題發(fā)表在Nanoscale上（2019, DOI: 10.1039/C9NR06022G），論文第一作者為17級博士研究生梁超博。本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（51973173）、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)計(jì)劃杰出青年基金項(xiàng)目（2019JC-11）、航天科學(xué)技術(shù)基金（2019-HT-XG，2018-HT-XG）、航空科學(xué)基金（2017ZF53071）和西北工業(yè)大學(xué)2019年度研究生校企協(xié)同創(chuàng)新基金（XQ201913）的資助。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/NR/C9NR06022G#!divAbstract

  梁超博，遼寧開原人，西北工業(yè)大學(xué)2017級博士研究生。2015年在西北工業(yè)大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位，同年加入顧軍渭教授SFPC課題組攻讀碩士學(xué)位，并于2017年提前攻讀博士學(xué)位。主要從事電磁屏蔽復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能調(diào)控及機(jī)理研究。獲2015～2016學(xué)年、2017～2018學(xué)年和2018～2019學(xué)年研究生國家獎(jiǎng)學(xué)金；2018年陜西省第四屆研究生創(chuàng)新成果展評獎(jiǎng)理科三等獎(jiǎng)；2019年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)Chinese Journal of Polymer Science冠名最佳POSTER獎(jiǎng)。主持西北工業(yè)大學(xué)研究生校企協(xié)同創(chuàng)新基金（XQ201913）1項(xiàng)。協(xié)助導(dǎo)師指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目2項(xiàng)。在Nanoscale, J Mater Chem C和Compos Sci Technol等國際知名期刊發(fā)表SCI論文24篇，SCI引用1000余次，H因子14；以第一作者身份（含導(dǎo)師第一）發(fā)表SCI論文10篇，SCI引用430余次（入選ESI熱點(diǎn)論文3篇、高被引論文4篇）；參加國際會(huì)議4次并作口頭報(bào)告；授權(quán)、公開國家發(fā)明專利4件。

附第一作者發(fā)表論文清單

1. Chaobo Liang, Ping Song, Hua Qiu, Yali Zhang, Xiangteng Ma, Fengqi Qi, Hongbo Gu, Jie Kong, Dapeng Cao and Junwei Gu*. Constructing interconnected spherical hollow conductive networks in silver platelets/reduced graphene oxide foam/epoxy nanocomposites for superior electromagnetic interference shielding effectiveness. Nanoscale, 2019, DOI: 10.1039/C9NR06022G. 

2. Chaobo Liang^#, Hua Qiu^#, Yangyang Han, Hongbo Gu*, Ping Song, Lei Wang, Jie Kong, Dapeng Cao* and Junwei Gu*. Superior electromagnetic interference shielding 3D graphene nanoplatelets/reduced graphene oxide foam/epoxy nanocomposites with high thermal conductivity. Journal of Materials Chemistry C, 2019, 7: 2725-2733. ESI熱點(diǎn)論文、ESI高被引論文. SCI引用61次！

3. Chaobo Liang, Ping Song, Aijie Ma, Xuetao Shi, Hongbo Gu, Lei Wang, Hua Qiu, Jie Kong and Junwei Gu*. Highly oriented three-dimensional structures of Fe₃O₄ decorated CNTs/reduced graphene oxide foam/epoxy nanocomposites against electromagnetic pollution. Composites Science and Technology, 2019, 181: 107683.

4. Chaobo Liang, Ping Song, Hua Qiu, Yiming Huangfu, Yuanjin Lu, Lei Wang, Jie Kong and Junwei Gu*. Superior electromagnetic interference shielding performances of epoxy composites by introducing highly aligned reduced graphene oxide films. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2019, 124: 105512.

5. Chaobo Liang^#, Ping Song^#, Hongbo Gu*, Chao Ma, Yongqiang Guo, Hongyuan Zhang, Xiaojiang Xu, Qiuyu Zhang, Kaichang Kou and Junwei Gu*. Nanopolydopamine coupled fluorescent nanozinc oxide reinforced epoxy nanocomposites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2017, 102: 126-136.

6. Yiming Huangfu^#, Chaobo Liang^#, Yixuan Han, Hua Qiu, Ping Song, Lei Wang, Jie Kong* and Junwei Gu*. Fabrication and investigation on the Fe₃O₄/thermally annealed graphene aerogel/epoxy electromagnetic interference shielding nanocomposites. Composites Science and Technology, 2019, 169: 70-75. ESI熱點(diǎn)論文、ESI高被引論文. SCI引用68次！

7. Xutong Yang^#, Chaobo Liang^#, Tengbo Ma, Yongqiang Guo, Jie Kong, Junwei Gu*, Minjiao Chen and Jiahua Zhu*. A review on thermally conductive polymeric composites: classification, measurement, model and equations, mechanism and fabrication methods. Advanced Composites and Hybrid Materials, 2018, 1: 207-230.

8. Junwei Gu*, Chaobo Liang^#, Xiaomin Zhao, Bin Gan, Hua Qiu, Yonqiang Guo, Xutong Yang, Qiuyu Zhang* and De-yi Wang*. Highly thermally conductive flame-retardant epoxy nanocomposites with reduced ignitability and excellent electrical conductivities. Composites Science and Technology, 2017, 139: 83-89. ESI熱點(diǎn)論文、ESI高被引論文. SCI引用191次！

9. Junwei Gu*, Chaobo Liang^#, Jing Dang, Xudong Meng, Lin Tang, Yang Li and Qiuyu Zhang*. Fabrication of modified bismaleimide resins by hyperbranched phenyl polysiloxane and improvement of their thermal conductivities. RSC Advances, 2016, 6: 57357-57362.

10. Junwei Gu*, Chaobo Liang, Jing Dang, Wencai Dong and Qiuyu Zhang^*. Ideal dielectric thermally conductive bismaleimide nanocomposites filled with polyhedral oligomeric silsesquioxane functionalized nanosized boron nitride. RSC Advances, 2016, 6: 35809-35814. ESI高被引論文. SCI引用105次！

  顧軍渭，教授、博導(dǎo)，陜西省杰出青年科學(xué)基金獲得者（2019-2021）。主要從事功能高分子復(fù)合材料和先進(jìn)樹脂基透波復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)/功能一體化設(shè)計(jì)、制備及加工研究。現(xiàn)任理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系主任、無人系統(tǒng)技術(shù)研究院智能材料與結(jié)構(gòu)研究所負(fù)責(zé)人；兼任中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)導(dǎo)熱復(fù)合材料專業(yè)委員會(huì)常務(wù)副主任和中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員等。擔(dān)任Advan Compos Hybrid Mater期刊副主編，Eng Sci期刊執(zhí)行主編，Composites Part B期刊助理編輯、編委，Sci Progress和Compos Commun期刊編委等。主持國家自然科學(xué)基金3項(xiàng)；軍品配套項(xiàng)目、國防科技項(xiàng)目基金國家級基金項(xiàng)目2項(xiàng)；高校博士點(diǎn)基金、陜西省杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目和航空科學(xué)基金等省部級項(xiàng)目12項(xiàng)。已在Nat Commun, Angew Chem Int Edit, ACS Nano和Compos Sci Technol等期刊發(fā)表SCI論文142篇（SCI引用4400余次，11篇論文單篇SCI引用超過100次，2019年SCI引用已超過1500次）；第一作者/通訊作者SCI論文93篇（入選ESI熱點(diǎn)論文14篇、ESI高被引論文24篇），第一作者/通訊作者H因子36。授權(quán)和受理國家發(fā)明專利33項(xiàng)；參編Wiley出版社專著1部、高等學(xué)校規(guī)劃教材1部。