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研究生:陳建誠
研究生(外文):Chien-cheng Chen
論文名稱:奈米材料改質和摻雜建築材料油漆對電磁波屏蔽之研究
論文名稱(外文):Study of electromagnetic interference radiation shielding of paint blended functionalized nanomaterial
指導教授:高騏高騏引用關係
指導教授(外文):Chie Gau
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:航空太空工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:110
中文關鍵詞:奈米材料
外文關鍵詞:nanomaterial
相關次數:
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隨著科技的進步與手機普遍化,2G、3G、4G到WiMax,基地台涵蓋距離的延伸造成電磁波充斥整個生活環境中,所以抗電磁波成為現代人居住生活的新課題,本計畫希望把導電度佳,結構性及強韌性佳的奈米碳管(CNTs)加入建築材料中的油漆,藉以達到生活中即可減少電磁波的影響。
電磁波的強度使得所有的居民都難逃其全面覆蓋與影響;過量電磁波除導致失眠等徵兆外,長期亦會危害中樞神經、免疫、心血管、血液與視覺等系統以及可能引發致癌的危機。而在軍事上除了可以讓船艦、戰機免除被雷達偵測外,也可用航空飛機的零件對電磁波的影響而對飛航安全照成重大的意外。
由此可知電磁波對於高精密度之檢測儀器精確度以及漸縮小線寬的半導體產業所造成之良率影響亦不容小覷。因此電磁波的屏蔽將是一項重要課題。
With advances in technology and wide spread of cell phone, 2G, 3G, 4G to WiMax, from base stations to cover an extension of the electromagnetic wave caused by flooding in the entire living environment, so the anti-electromagnetic wave become a new topic. The program hopes to use good conductive, good degree of structural and excellent strength and toughness of carbon nanotubes (CNTs) in the paint. In order to reduce the impact of electromagnetic waves in our live.
The intensity of electromagnetic waves cause all the residents could not escape its comprehensive coverage and impact. Excessive electromagnetic waves not only lead to symptoms of insomnia, the long-term will harm the central nervous, immune, cardiovascular, blood and visual systems, as well as the crisis may lead to cancer. In addition to allowing military ships, planes from detection by radar.The aircraft can also be used in parts of the effects of electromagnetic waves according to the flight safety as a major accident.
Electromagnetic waves can be seen for the high-precision accuracy of the testing instruments and gradually narrow the line width of the semiconductor industry caused by the impact of yield cannot be underestimated. Thus the shielding of electromagnetic waves will be an important topic.
簽名頁
中文摘要
英文摘要
致謝
目錄 I
表目錄 IV
圖目錄 V
1-1前言 1
1-2 研究動機 2
1-3 研究方向 3
第二章 文獻回顧 4
2-1 現今電磁波簡介 4
2-2 奈米複合材料特性 5
2-3 奈米碳管分散的方法 7
2-4 純化奈米碳管 9
2-4-1 以嵌入觸媒後進行氧化 11
2-4-2 過濾法 12
2-4-3 層析法 12
2-4-4 微波加熱法 12
2-4-5 超音波輔助法 13
2-5 酸洗分散奈米碳管 13
2-5-1 羧化奈米碳管(c-MWNTs) 13
2-5-2 醯化奈米碳管(a-MWNTs) 15
2-6 奈米碳管結構對導電性與電磁波的影響 16
2-7 電磁波屏蔽效應原理說明 17
2-8 儀器說明量測系統與方法 19
2-8-1 量測設備 19
2-8-2 量測架構 19
2-9 電磁波對於奈米複合材料(MWNTs+epoxy)之文獻探討 20
2-9-1 步驟示意圖 20
2-9-2電磁波數值量測: 20
3-1 奈米碳管和油漆材料混合之實驗設備 23
3-2 實行的機械式混合法 25
3-3 塗佈方法分類 25
3-4 量測試片外觀 25
3-5 油漆和奈米碳管混合之實驗結果與步驟 26
3-5-1 26
3-5-2 26
3-6 電磁波及其導點性的量測 28
3-7 有無液態球磨的電磁波屏蔽效應比較 28
3-9 介面活性劑(SDS)對於奈米碳管於溶劑中的分散 29
3-10 加入SDS的電磁波屏蔽效應 30
3-11 金屬奈米粒子 31
3-11-1電損耗吸收材料 31
3-11-2鐵氧體吸收材料 32
3-11-3磁性金屬粒子吸收材料 32
3-11-4新型吸收材料 32
3-12 多層線性塗佈 34
3-13 日曬雨淋的影響 35
3-14 酸洗奈米碳管 36
3-15 清洗效果 37
3-16 其他實驗數據與圖像比較 37





表目錄
表2-1. 電磁波干擾圖 46
表2-2. 碳元素的物理與化學性質 47
表3-2. 金屬電阻率(Ωm) 80














圖目錄
圖2-1. 電磁波的應用分布圖 46
圖2-2. 奈米碳管受酸洗破壞之TEM 48
圖2-3. 羧化後奈米碳管之TEM圖(140度) 48
圖2-4. 羧化後奈米碳管之SEM圖(140度) 49
圖2-5. 羧化奈米碳管之流程圖 50
圖2-6. 醯化後奈米碳管之TEM圖 圖2-7. 醯化後奈米碳管之SEM 51
圖2-8. 醯化奈米碳管之流程圖 52
圖2-9. 單層碳管分成三大種類 53
圖2-10. 電磁波遮蔽效應原理說明 53
圖2-11. 電磁屏蔽效率量測架構 54
圖2-12. 量測載具之示意圖 54
圖2-13. 實驗步驟示意圖 55
圖2-14. 電磁波吸收效益圖 (a) 不同比例奈米碳管對複合材料電磁量測 (b)奈米碳管不同的深寬比及經溫度處理後對電磁波吸收效益圖 [31] 56
圖2-15. 複合材料的橫斷面SEM圖 57
圖2-16. 各種複合材料的導電度與電磁波吸收效應比較圖 58
圖2-17. 在12.4–18 GHz 的範圍下量測不同的複合材料對電磁波吸收的效應圖.(厚度:1mm) 58
圖2-18. 利用UV-ozon曝照奈米碳管分散實驗流程圖 59
圖2-19. 利用酸洗曝照奈米碳管分散實驗流程圖 60
圖2-20. SEM圖(a) raw, UVO treated for (b) 60 min and(c) 180 min, and (d) acid treated MWNTs 60
圖2-21. Solubility in DMF as a function of UVO 61
圖2-22. Sheet resistivity measurement of PMMA-UVO treated CNTs and PMMA-acid 61
圖2-23. 5.0 wt%的奈米碳管與SMP的複合材料SEM 圖Shape memory polymer (SMP) 62
圖2-24. 各種不同重量百分比CNT與SMP的複合材料的片電阻值 62
圖2-25. 測量CNT/SMP的複合材料在18 GHz~26 GHz不同厚度的電磁波吸收效應: (a) 3 mm 與 (b) 0.5 mm 63
圖2-26. 測量CNT/SMP的複合材料在33 GHz~49GHz不同厚度的電磁波吸收效應: (a) 3 mm與(b) 0.5 mm 63
圖2-27. 測量CNT/SMP的複合材料在50 GHz~75GHz不同厚度的電磁波吸收效應: (a) 3 mm與(b) 0.5 mm 64
圖2-28. 不同重量百分比的CNT與SMP所形成的複合材料在不同溫度下的偏電阻值. 20GHz~70GHz 64
圖3-1. 機械式分散方法 65
圖3-2. 各種塗佈方式表示圖 65
圖3-3. 電磁波量測試片的外觀 66
圖3-4. 實驗(一) 66
圖3-5 實驗(二) 66
圖3-6. 實驗(三) 67
圖3-7. 將不同奈米碳管濃度之油漆 Spin Coater 塗佈在壓克力 67
圖3-8. 奈米碳管與油漆同時超音波震盪實驗步驟之其OM圖 68
圖3-9.奈米碳管+水+奈米碳管分別超音波震盪實驗步驟之其OM圖 68
圖3-10. 加熱(40度)磁性轉子攪拌實驗步驟之其OM圖 68
圖3-11. 加熱(40度)磁性轉子攪拌後超音波震盪實驗步驟之其OM圖 69
圖3-12. 球磨珠液態球磨實驗步驟之其OM圖 69
圖3-13. 球磨珠液態球磨後在超音波震盪實驗步驟之其OM圖 69
圖3-14. 超音波震盪器 圖3-15. 球磨示意圖 70
圖3-16. (a)sonication of MWNT/epoxy (b) sonication of DWNT/epoxy.[31] 70
圖3-17. (a) calendering of MWNT/epoxy(b) calendering of DWNT/epoxy[31] 70
圖3-18. 未經液態球磨之奈米碳管+油漆試片圖 71
圖3-19. 經由液態球磨之奈米碳管+油漆試片圖 71
圖3-20. 不同奈米碳管的電磁波屏蔽效應 72
圖3-21. 無液態球磨的電磁波屏蔽效應 73
圖3-22 有液態球磨的電磁波屏蔽效應 73
圖3-23. 鐵碳包球+油漆的混合實驗流程 74
圖3-24. 四點探針量測圖 74
圖3-25.鐵碳包球+奈米碳管+油漆的電磁屏蔽效應 75
圖3-26. 奈米碳管和SDS+奈米碳管於水溶劑中的比較 75
圖3-27. 兩種粉末之吸收圖譜(UV-Vis) 76
圖3-28. 兩種粉末之SEM圖 (a)(b) 純CNT 50K倍、5K倍;(c)(d) SDS-CNT 50K倍、5K倍 76
圖3-29. 添加SDS與未添加SDS奈米碳管的比較(a)SDS水溶液(b)SDS/M-WNT水溶液(c)MWNT水溶液 77
圖3-30. SDS表面包覆奈米碳管之SEM & TEM 77
圖3-31. 活化劑SDS於奈米碳管分散實驗流程圖 78
圖3-32. 活化劑SDS於奈米碳管分散實驗流程圖 78
圖3-33. SDS於奈米碳管分散後再球磨 78
圖3-34. SDS過後的奈米碳管+油漆的混合實驗流程圖 79
圖3-35 加入SDS後的電磁波屏蔽效應圖. 79
圖3-36. 羰基鐵+奈米碳管+油漆實驗步驟圖 81
圖3-37. 羰基鐵+奈米碳管+油漆電磁波屏蔽效應圖 81
圖3-38. 羰基鐵+奈米碳管+油漆四點探針 82
圖3-39. 奈米銅粉+奈米碳管+油漆實驗步驟圖 82
圖3-40. 奈米銅粉+奈米碳管+電磁波屏蔽效應圖 83
圖3-6 奈米銅粉+SDS+奈米碳管+油漆實驗步驟圖 83
圖3-41. 奈米銅粉+SDS+奈米碳管+油漆實驗步驟圖 84
圖3-42. 奈米銅粉+SDS+奈米碳管+電磁波屏蔽效應圖 84
圖3-43. 奈米碳管+油漆多層塗佈實驗流程圖 85
圖3-44. 奈米碳管+油漆多層塗佈電磁波屏蔽效應圖 85
圖3-45. 奈米碳管+油漆多層塗佈四點碳針圖 86
圖3-46. 奈米碳管+SDS+油漆多層塗佈實驗流程圖 86
圖3-47. 奈米碳管+SDS+油漆多層塗佈電磁波效應圖 87
圖3-48. 奈米碳管+SDS+油漆多層塗佈四點碳針圖 87
圖3-49. 奈米碳管+羰基鐵+油漆多層塗佈實驗流程圖 88
圖3-50. 奈米碳管+羰基鐵+油漆多層塗佈電磁波屏蔽效應圖 88
圖3-51. 奈米碳管+羰基鐵+油漆多層塗佈四點探針圖 89
圖3-52. 奈米碳管+SDS+油漆實驗流程圖 89
圖3-53. 奈米碳管+SDS+油漆電磁波屏蔽效應圖 90
圖3-54. 奈米碳管+SDS+油漆四點探針圖 90
圖3-55. 羧化奈米碳管實驗流程圖(一) 91
圖3-56. 羧化奈米碳管實驗流程圖(二) 91
圖3-57. 羧化奈米碳管實驗流程圖(三) 92
圖3-58. 奈米碳管酸洗過後TEM圖 92
圖3-59. 表面清洗比較圖 93
圖3-60. 不同參數四點探針圖 94
圖3-61. 奈米碳管+SDS+油漆Raman圖 95
圖3-62. 奈米碳管(0.4vol%)+油漆(液態球磨) SEM圖 95
圖3-63. 奈米碳管(0.8 vol %)+油漆(液態球磨) SEM圖 96
圖3-64. 奈米碳管(2.4 vol %)+油漆(液態球磨) SEM圖 96
圖3-65. 奈米碳管(0.8 vol %)+油漆(無球磨) SEM圖 97
圖3-66. 奈米碳管(2.4 vol %)+油漆(無球磨) SEM圖 97
圖3-67. 奈米碳管(0.4 vol %)+油漆+SDS (球磨) SEM圖 98
圖3-68. 奈米碳管(0.8 vol %)+油漆+SDS (球磨) SEM圖 98
圖3-70. 奈米碳管(0.8 vol %)+鐵碳包球(球磨) SEM圖 99
圖3-71. 油漆+羰基鐵(10%、20%、30%) SEM圖 100
圖3-72. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+羰基鐵(40%) SEM圖 100
圖3-73. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+羰基鐵(50%) SEM圖 101
圖3-74. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+羰基鐵(60%) SEM圖 101
圖3-75. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+羰基鐵(70%) SEM圖 102
圖3-76. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+Cu(10 wt%) SEM圖 102
圖3-77. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+Cu(20 wt%) SEM圖 103
圖 3-78. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+Cu(30 wt%) SEM圖 103
圖3-79. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+Cu(40 wt%) SEM圖 104
圖3-80. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+Cu(50wt%) SEM圖 104
圖3-81. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+Cu(10wt%)+SDS SEM圖 105
圖3-82. 奈米碳管(1 wt%) +油漆+ Cu(20wt%)+SDS SEM圖 105
圖3-83. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+Cu(30wt%)+SDS SEM圖 106
圖3-84. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+Cu(40wt%)+SDS SEM 106
圖3-85. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+Cu(50wt%)+SDS SEM圖 107
圖3-86. 奈米碳管(1 wt%)油漆+SDS (0 DAY) SEM圖 107
圖3-87. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+SDS (5 DAY) SEM圖 108
圖3-88. 奈米碳管(1 wt%)+油漆+SDS (10 DAY) SEM圖 108
圖3-89. 奈米碳管(1 wt%) +油漆+SDS (15 DAY) SE 109
圖3-90 奈米碳管(1 wt%)+油漆+SDS (20 DAY) SEM圖 109
圖3-91. 未酸洗的奈米碳管 SEM圖 110
圖3-92. 已酸洗的奈米碳管 SEM圖 110
[1] Rupesh Khare, Suryasarathi Bose“Carbon Nanotube Based Composites-A Review”Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol 4, No.1, pp31-46, (2005).
[2] H. W. Kroto﹐J. R Heath﹐S﹒C﹒O’Brien﹐R﹒F﹒Curl﹐R﹒E﹒Smalley﹐" Reactivity of Large Carbon Clusters: Spheroidal Carbon Shells and Their Possible Relevance to the Formation and Morphology of Soot” , Nature , 318, 162, (1985).。
[3] S. Iijima﹐” Helical microtubules of graphitic carbon “, Nature, 354, 56,
(1991).
[4]Chen, J.; Hamon, M.A.; Hu, H.; Chen, Y.; Rao, A.M.; Eklund, P.C.; Haddon, R.C. , “Solution Properties of Single-Walled Carbon Nanotubes “, Science,282, 95-98,(1998).
[5] Peng, H.; Alemany, L.B.; Margrave, J.L.; Khabashesku, V.N.J. Am. Chem. Soc., “Sidewall Carboxylic Acid Functionalization of Single-Walled Carbon Nanotubes”, J. Am. Chem. Soc., ,125, 15174-15182, (2003).
[6] Ham, H.T.; Choi, Y.S.; Chung, I.J.J., “Singlewall carbon nanotubes covered with polystyrene nanoparticles by in-situ miniemulsion polymerization“ , J. Poly. Science . , 286, 216-223, (2005).
[7] McCarthy, B.; Coleman, J.N.; Czerw, R.; Dalton, A.B.; in het Panhuis, M.; Maiti, A.; Drury, A.; Bernier, P.; Nagy, J.B.; Lahr, B.; Byrne, H.J.; Carroll, D.L.; Blau, W.J. , “A microscopic and spectroscopic study of interactions between carbon nanotubes and a conjugated polymer” ,J. Phys Chem. B 106, 2210-2216, (2002).
[8] Tsang, S.C.; Chen, Y.K.; Harris, P.J.F.; Green, M.L.H. , “A simple chemical method of opening and filling carbon nanotubes “, Nature, v 372, n 6502, Nov 10, p159-162, (1994).
[9] E. T. Mickelson, I. W. Chiang, J. L. Zimmerman, P. J. Boul, J. Lozano, J. Liu, R. E. Smalley, R. H. Hauge, J. L. Margrave, ” Solvation of Fluorinated Single-Wall Carbon Nanotubes in Alcohol Solvents“, J. Phys. Chem. B, 103, 4318, (1999).
[10] V. Georgakilas, K. Kordatos, M. Prato, D. M. Guldi, M. Holzinger, A.
Hirsch,“ Organic Functionalization of Carbon Nanotubes” , J. Am.
Chem. Soc., 124 760, (2002).
[11] L. Jiang, L. Gao, and J. Sun, “Production of aqueous colloidal dispersions of carbon nanotubes”, Journal of Colloid and Interface Science, 260, 89-94, (2006).
[12] L. Vaccarini, C. Goze, R. Aznar, V. Micholet, C. Journet, and P. Bernier, “Purification procedure of carbon nanotubes” Synthetic Metals 103, 2492, (1999).
[13] L. S. K. Pang, J. D. Saxby, S.P. Chatfield, “Thermogravimetric analysis of carbon nanotubes and nanoparticles”, Journal of Physical Chemistry 97, 6941 (1993).
[14] S. C. Tsang, P. J. Harris, and M. L. Green, “Thinning and opening of carbon nanotubes by oxidation using carbon dioxide”, Nature, 362, 520, (1993).
[15]H. Hu, B. Zhao, M. E. Itkis and R. C. Haddon, “Chromatographic purification and properties of soluble single-walled carbon nanotubes”, Journal of the American Chemical Society 123, 11673, (2001).
[16]A. R. Harutyunyan, B. K Pradhan, J. Chang, G. Chen, and P. C. Eklund, “Purification of single-wall carbon nanotubes by selective microwave heating of catalyst particles” Journal of Physical Chemistry B 106, 8671, (2002).
[17]K. Hernadi, A. Siska, L. Thie-Nga, L. Forro, and Kiricsi, “Reactivity of different kinds of carbon during oxidative purification of catalytically prepared carbon nanotubes”, Solid State Ionics, 141, 203, (2001).
[18]Y. H. Li, S. Wang, Z. Luan, J. Ding, and C. Xu, “Adsorption of cadmium(II) from aqueous solution by surface oxidized carbon nanotubes”, Carbon, 41, 1057, (2003).
[19]Y. H. Li, S. Wang, J. Wei, X. Zhang, C. Xu, Z. Luan, D. Wu, and B. Wei, Chem. Phys. Lett., 357,263, (2002).
[20]F. Lkazaki, S. Ohshima, K. Uchida, Y. Kuriki, H. Hayakawa, M. Yumura, K. Takahashi and K. Tojima, Carbon 32, 1539, (1994).
[21]G. S. Duesberg, M. Burghard, J. Muster, G. Philipp, S. Roth, Chem. Commum., “Controlled adsorption of carbon nanotubes on chemically modified electrode arrays”, 10, 584, (1998).
[22]石立節,”奈米碳管純化前後表面特性之變化”,國立中央大學環境工程研究所碩士論文 (2005).
[23]F. H. Ko, C. Y. Lee, C. J. Ko, and T. C. Chu, “Purification of multi-walled carbon nanotubes through microwave heating of nitric acid in a closed vessel” Carbon 43,727, (2005).
[24]A. R. Harutyuanyan, B. K. Pradhan, J. Chang, G. Chen, and P. C. Eklund, “Purification of single-wall carbon nanotubes by selective microwave heating of catalyst particles” Journal of Physical Chemistry B 106, 8671, (2002).
[25]K. B. Shelimov, R. O. Esenaliev, A. G. Rinzler, and C. B. “Huffman, Purification of single-wall carbon nanotubes by ultrasonically assisted filtration”, Chemical Physics Letters 282, 429, (1998).
[26] M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus and R. Saito, “ Physics of Carbon Nanotube”,
Carbon, Vol. 33, No. 7, pp883-891, (1995).
[27] Ning Li, Yi Huang, Feng Du, Xiaobo He,Xiao Lin, Hongjun Gao, Yanfeng Ma, Feifei Li, Yongsheng Chen,, and Peter C. Eklund, “Electromagnetic Interference (EMI) Shielding of Single-Walled Carbon Nanotube Epoxy Composites”, nano letters, April 5, (2006).
[28] Yonglai Yang, Mool C Gupta,and Kenneth L Dudley” Towards cost-efficient EMI shielding materials using carbon nanostructure-based nanocomposites”, Nanotechnology, 18, 345701 (4pp), (2007).
[29] Ebrahim Najafi , Jae-Yong Kimb, Song-Hee Hanc, Kwanwoo Shin” UV-ozone treatment of multi-walled carbon nanotubes for enhanced organic solvent dispersion” Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 284–285 373–378, (2006).
[30] Chun-Sheng Zhang a, Qing-Qing Ni b,c, Shao-Yun Fu d, Ken Kurashiki a” Electromagnetic interference shielding effect of nanocomposites with carbon nanotube and shape memory polymer” Composites Science and Technology 67 2973–2980, (2007).
[31] Bodo Fiedler, Florian H. Gojny, Malte H.G. Wichmann,Mathias C.M. Nolte, K
arl Schulte” Fundamental aspects of nano-reinforced composites” Composites Science and Technology 66 3115–3125, (2006).
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