《表1 环氧树脂基体中掺杂碳纳米管渗透阈值及导电性》

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《环氧树脂基碳纳米复合电磁屏蔽材料研究》

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国外围绕碳纳米管与高分子基体复合进行导电性能研究的报道，涉及到的高分子种类已达30余种。碳纳米管电磁防护性能研究，主要集中在碳纳米管与聚合物复合制备复合材料方面。碳纳米管作为一种类似于炭黑的导电助剂使用，但在使用过程中存在其分散性和相容性差等难题。该复合材料对电磁防护性能的优劣，不仅跟碳纳米管结构和含量有关，还与碳纳米管在整合复合材料体系中的分布状态关系密切[17-18]。通常添加聚团状碳纳米管质量分数为1.5%～4.5%，以多壁碳纳米管形成导电薄膜或以单壁碳纳米管形成透明导电薄膜，其渗透阈值通常在0.05%～10%。通过化学气相沉积法（CVD）制备的定向碳纳米管阵列，管径约50nm，长度17μm±3μm时，以双份A和胺类固化剂合成的环氧树脂为基体，形成防静电类导电网络的渗透阈值为0.0025%，并且不降低环氧树脂力学性能[19-25]。国外关于环氧树脂与碳纳米管的渗透阈值及其导电性研究报道部分如表1所示[26]，涉及单壁碳纳米管（SWCNT）、多壁碳纳米管（MWCNT）和双壁碳纳米管（DWCNT），以CVD制备的MWCNT为主，其导电性因长径比、分散状态的不同，而呈现不同的渗透阈值。而非聚团碳纳米管与聚团碳纳米管相比，其渗透阈值相差1～2个数量级，并且其导电性能更好。由于CVD法制备的碳纳米管呈现定向阵列排布，相互之间垂直分立，不同于原生聚团状碳纳米管，其在树脂基体中的分散性得到明显改善。关于CVD制备碳纳米管垂直定向阵列的研究已有广泛报道。定向碳纳米管作为一种新型电磁屏蔽剂，有望取代炭黑，用于新型的电磁防护材料。而经过定向碳纳米管阵列周期化排布，则将通过结构的改变来调节控制电磁波的传输和损耗机制，并且伴随着各种阵列制备和掺杂改性方法的发展，将有望使定向碳纳米管阵列在电磁辐射防护应用方面产生革命性突破。