3D打印制備電磁屏蔽用連續碳纖維復合材料

加拿大多倫多大學和瑞爾森大學的研究人員合作,利用機器人3D 打印技術,制備出聚芳醚酮-連續碳纖維復合材料,在 X 波段(8.2~12.4 GHz)表現出優異的電磁屏蔽性能。 
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在聚合物基體中加入連續碳纖維,在提高材料的力學性能的同時,通過構建導電網絡還可增強其電磁屏蔽效能。然而,傳統的制造技術無法制造出具有復雜幾何形狀的部件,也難以調整纖維鋪層達到理想的電磁屏蔽效果。研究人員以低熔點聚芳醚酮的連續碳纖維絲束預浸料為原料,打印出具有不同纖維取向和層數的連續碳纖維復合材料,并測試了其在X波段范圍的電磁屏蔽效能。聚芳醚酮基體的電導率僅0.05 S/m,而連續碳纖維復合材料的電導率達到2.37  S/m。研究發現:連續碳纖維復合材料的電磁屏蔽效能與纖維鋪層的層數成線性關系,高達到52.11 dB,而聚芳醚酮基體僅為1.365  dB;隨著電場方向與纖維之間角度的減小,材料單位厚度的屏蔽效能增加,大為158.4  dB/mm。 
 
這項研究為制備高性能電磁屏蔽材料提供了新方法,這種連續碳纖維復合材料有望用于航天器、機載電子設備等。