导电薄膜的电磁屏蔽性能研究

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近年来,随着技术的发展,人们对电磁屏蔽材料的需求越来越高。低成本、具有良好的弹性和电导率、可轻易加工成导电薄膜的电磁屏蔽材料是人们迫切要寻求的,这也引起了学术界的广泛关注。在本论文中,我们从理论原理和实验测量两方面出发,对ITO薄膜和MXene及其复合材料薄膜进行电磁屏蔽性能的初步探索。具体内容如下:首先,介绍了电磁屏蔽原理和电磁屏蔽材料的研究背景以及国内外的研究现状。其次,针对不同结构的材料介绍微波频段下电磁屏蔽的实验测量方法:TE10波导管和自由空间,为之后的研究进展提供实验基础。同时,研究生阶段还学会了二维电磁场探测技术以及平台和运行软件的搭建组装,为将来的实验研究打下扎实的基础。然后,对导电薄膜的电磁屏蔽性能的理论研究,从麦克斯韦方程出发进行详细的理论推导,从而指出以往人们常用的电磁屏蔽性能的计算公式,Simon formalism的不足是缺少对材料内部多重内反射的考虑,并针对不同厚度的导电薄膜和实验测量方式,改进理论公式,使其更具普遍性和适用性。第四,对两种导电薄膜,ITO薄膜和MXene以及其复合材料薄膜的电磁屏蔽性能进行理论计算。并将理论计算结果与实验测量结果对比,发现两者符合的非常好,由此说明我们可以利用该理论来计算导电薄膜的电磁屏蔽性能。但对于Ti3,C2Tx-SA复合材料导电薄膜,由于其电导率的不均匀,屏蔽效能的计算值与实验结果符合一般。最后,针对Ti3CTx-SA复合材料,利用有效介质理论得到其有效电导率,我们发现此时电磁屏蔽的理论结果与实验测量十分吻合。这项工作更好的说明我们的理论能够精确地估测导电薄膜这一类型的电磁屏蔽效能,也为之后这方面的研究提供可靠的理论依据。
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