李帥東，黃金田*

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000

電磁干擾(electromagnetic interference，EMI)是生活中普遍存在的現(xiàn)象。近些年，隨著智能交互式電子產(chǎn)品、無線通信技術(shù)等的快速發(fā)展，人造電磁輻射無處不在，且其能級呈指數(shù)式上升趨勢。在頻率、空間有限的情況下，電磁能量每年約增加10%[1]。由此形成的復(fù)雜電磁輻射網(wǎng)絡(luò)不僅會影響高精密電子器件的正常運(yùn)行，而且嚴(yán)重威脅著人類的身體健康。此外，隨著軍事作戰(zhàn)工具和雷達(dá)探測技術(shù)的發(fā)展，由電磁輻射引發(fā)的信息泄漏對國家經(jīng)濟(jì)、政治和軍事安全而言也是一個巨大的威脅。因此，迫切需要采取有效措施，解決由電磁輻射引發(fā)的一系列問題，以保護(hù)人體健康，防止信息泄露，并確保軍事系統(tǒng)的安全[2-5]。

電磁輻射主要來自于電磁感應(yīng)，電磁輻射源會產(chǎn)生大量電磁感應(yīng)。輻射源控制、遠(yuǎn)距離保護(hù)和電磁屏蔽防護(hù)是目前電磁屏蔽的3 種主要手段。由于輻射源無處不在，人們不可避免地要接觸到電磁波。因此，采用控制輻射源及遠(yuǎn)距離保護(hù)方法進(jìn)行電磁防護(hù)有很大弊端[6]。在各種各樣的電磁屏蔽防護(hù)材料中，表面金屬化織物不僅擁有優(yōu)異的電磁屏蔽性能，還保持了紡織品原本的柔軟、輕質(zhì)，以及易加工剪裁、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[7-9]，滿足人們對便攜式電磁屏蔽防護(hù)材料的需求，較多被用作柔性電磁屏蔽材料。

聚對苯二甲酸乙二酯(即滌綸樹脂，簡稱PET)是世界上產(chǎn)量最高的合成纖維，具有耐腐蝕、耐摩擦、彈性好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)[10]。聚苯胺(PANI)因具有合成簡單、成本低廉，以及導(dǎo)電性和穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。原位聚合法是制備PANI 導(dǎo)電織物的常用方法[11]，通過將織物浸漬在含有摻雜酸的苯胺(AN)溶液中，再加入氧化劑引發(fā)AN 聚合，便可得到PANI 改性織物。該法可以提高PANI 的沉積量和結(jié)合力，從而提高織物的導(dǎo)電能力?？沦F珍等[12]在棉織物上通過原位聚合制得PANI 復(fù)合織物，并探究了不同合成工藝對織物電阻的影響。N.Muthukumar 等[13]通過原位聚合在不同織物上得到PANI 膜層，發(fā)現(xiàn)PET 最適合用作制備電磁屏蔽織物的基材。韓瀟等[14]研究了原位聚合所得PANI/PET 復(fù)合針織物的應(yīng)變與電阻傳感性能之間的關(guān)系。

通過化學(xué)鍍對織物進(jìn)行表面金屬化具有操作簡單、成本低廉等優(yōu)勢[15-19]。表面金屬化織物不僅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和電磁屏蔽效能，而且兼具柔性和透氣的特點(diǎn)[20]。對織物化學(xué)鍍鎳及鎳合金可以提高其介電損耗和磁損耗能力，從而提高電磁屏蔽效能。

本文以PANI/PET 作為柔性基材，通過化學(xué)鍍Ni-Fe 合金獲得了具有高吸收低反射的Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物。在PANI/PET 表面直接化學(xué)鍍Ni-Fe 合金不易獲得性能較佳的鍍層，因此先通過化學(xué)預(yù)鍍鎳來提高其導(dǎo)電性，使PANI/PET 無需活化即可成功實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍍Ni-Fe 合金。此外，該法所得復(fù)合織物具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，有利于增強(qiáng)復(fù)合織物的電磁屏蔽性能，并可借助導(dǎo)電高聚物和金屬鍍層之間的協(xié)同效應(yīng)實(shí)現(xiàn)高效電磁屏蔽[21-25]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 基體材料

所用基體材料為PET 織物，主要參數(shù)為：紗支75D × 75D，約240 g/m2，密度210 T。

1.2 工藝流程

將PET 裁剪為直徑9 cm 大小，按如下流程化學(xué)鍍Ni-Fe 合金：堿處理→AN 吸附→PANI 沉積→活化→化學(xué)預(yù)鍍鎳→水洗→化學(xué)鍍Ni-Fe 合金。

1.2.1 堿處理

在用玻璃棒攪拌的條件下，將織物浸漬于30 g/L NaOH 溶液中，浴比(指PET 與NaOH 溶液的質(zhì)量比)為1∶50，80 ℃恒溫水浴30 min 后取出，用去離子水多次沖洗除去PET 表面的雜質(zhì)和副產(chǎn)物，繼續(xù)洗至中性后放入80 ℃真空干燥箱烘干1 h。

1.2.2 AN 吸附

在用玻璃棒攪拌的條件下，將200 mL 的1.4 mol/L HCl 溶液與3.65 mL 的AN 混合均勻得到HCl-AN 溶液。將經(jīng)過堿處理的PET 放入其中，在冰浴條件下磁力攪拌30 min，使PET 表面充分吸附AN。

1.2.3 PANI 沉積

首先將1.83 g 過硫酸銨(APS)溶解于50 mL 的1.4 mol/L HCl 溶液中。在冰浴條件下磁力攪拌均勻后使用分液漏斗將其緩慢加入HCl-AN 溶液(其組成同1.2.2 節(jié))，進(jìn)行一定時間的原位化學(xué)聚合反應(yīng)，在織物上獲得一層墨綠色的導(dǎo)電PANI 膜，將織物取出后用去離子水沖洗掉復(fù)合織物表面的副產(chǎn)物和雜質(zhì)，再原位聚合1 次，接著用去離子水反復(fù)沖洗至洗滌液由墨綠色變?yōu)闊o色，最后放入真空干燥箱中80 ℃烘干1 h，得到PANI/PET織物。

1.2.4 活化

先將織物浸漬于A 液(由8 ～ 15 g/L 鹽酸和10 ～ 20 g/L NiSO4·7H2O 組成)中活化15 min，再浸漬于B 液(由10 ～ 20 g/L NaOH 和10 ～ 20 g/L NaBH4組成)中活化90 s，進(jìn)而在織物表面獲得一層薄薄的灰黑色Ni 層。

1.2.5 化學(xué)預(yù)鍍鎳

鍍液組成為：NiSO4·7H2O 25 g/L，NaH2PO2·H2O 22 g/L，Na3C6H5O7·2H2O 21 g/L，硫脲25 mg/L。在65 ℃恒溫水浴和磁力攪拌的條件下預(yù)鍍鎳，未說明之處的施鍍時間為40 min。

1.2.6 化學(xué)鍍鎳-鐵合金

在65 ℃恒溫水浴和磁力攪拌的條件下化學(xué)鍍Ni-Fe 合金，施鍍時間為40 min。鍍液組成如下：NiSO4·7H2O適量，(NH4)2SO4·FeSO4適量，NaH2PO2·H2O 22 g/L，Na3C6H5O7·2H2O 21 g/L，硫脲25 mg/L。保持Ni2+與Fe2+的總質(zhì)量濃度為10 g/L 不變。未說明之處，Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度之比為4∶1。

1.3 表征與性能檢測

1.3.1 電導(dǎo)率

將復(fù)合織物置于廣州四探針科技有限公司的RTS-8 型四探針測試儀上，檢測復(fù)合織物上5 個不同位置的電導(dǎo)率(σc)，取平均值。

1.3.2 電磁屏蔽性能

參考ASTM D 4935-10 Standard Test Method for Measuring the Electromagnetic Shielding Effectiveness of Planar Materials，利用DR-S02A 型平面材料屏蔽效能測試儀檢測PANI/PET 在0.03 ～ 3 000 MHz 波段的SET(總屏蔽效能)、SER(反射損耗)和SEA(吸收損耗)。

1.3.3 微觀結(jié)構(gòu)

采用日本日立S-4800 型掃描電鏡(SEM)觀察織物的表面形貌，加速電壓為10 kV。采用島津XRD-6000 型X 射線衍射儀(XRD)分析織物表面鍍層的晶體結(jié)構(gòu)，掃描速率為4°/min，掃描范圍為10° ～ 90°。

1.3.4 力學(xué)性能

取30 mm × 5 mm 大小的樣品，采用美國英斯特朗公司的5940 型微力學(xué)試驗(yàn)機(jī)檢測織物在不同應(yīng)力(σ)下的應(yīng)變(ε)直至織物斷裂，根據(jù)所得拉伸斷裂曲線評價(jià)織物的力學(xué)性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同工藝參數(shù)對Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物電導(dǎo)率的影響

2.1.1 預(yù)鍍鎳時間

先對PANI/PET 預(yù)鍍Ni 不同時間，再在Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比為4∶1 的條件下化學(xué)鍍Ni-Fe 合金30 min，以研究預(yù)鍍Ni 時間對Ni-Fe/PANI/PET 織物表面電導(dǎo)率的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 預(yù)鍍鎳時間對Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物電導(dǎo)率的影響Figure 1 Effect of nickel pre-plating time on conductivity of Ni-Fe/PANI/PET composite fabric

由于Ni2+的還原電位大于Fe2+，鍍液中Ni2+的沉積速率高于Fe2+，且Fe2+在鍍液中起著一定的穩(wěn)定劑作用，因此化學(xué)鍍Ni-Fe 合金的反應(yīng)速率低于化學(xué)鍍Ni。預(yù)鍍鎳可以保證織物表面有較多的活性中心，令織物無需活化即可通過化學(xué)鍍獲得品質(zhì)較好的Ni-Fe 合金。預(yù)鍍Ni 時間較短的情況下，織物表面只有少量鎳顆粒沉積，催化活性中心較少，未形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)化學(xué)鍍Ni-Fe 合金的效果較差，電導(dǎo)率也就較低。隨著預(yù)鍍時間的延長，織物表面的催化活性中心增多，后續(xù)化學(xué)鍍Ni-Fe 合金效果變好，所得Ni-Fe/PANI/PET織物的電導(dǎo)率增大。當(dāng)預(yù)鍍Ni 時間為40 min 時，PANI/PET 表面已被金屬鎳完整覆蓋，為后續(xù)化學(xué)鍍Ni-Fe合金提供了足夠的活性中心，因此所得Ni-Fe/PANI/PET 織物的電導(dǎo)率最高。然而繼續(xù)延長預(yù)鍍鎳時間，PANI/PET表面的催化活化中心不再增多，Ni-Fe/PANI/PET織物的電導(dǎo)率也就基本不變。因此從Ni-Fe/PANI/PET織物的電導(dǎo)率看，較佳的預(yù)鍍Ni 時間為40 min。

2.1.2 化學(xué)鍍Ni-Fe 合金的時間

先對PANI/PET 預(yù)鍍鎳40 min，再在Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度之比為4∶1 的條件下化學(xué)鍍Ni–Fe 合金不同時間，結(jié)果見圖2。

圖2 化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間對Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物電導(dǎo)率的影響Figure 2 Effect of electroless Ni-Fe alloy plating time on conductivity of Ni-Fe/PANI/PET composite fabric

從圖2 可知，隨著化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間的延長，Ni-Fe/PANI/PET 織物的電導(dǎo)率增大。當(dāng)化學(xué)鍍Ni-Fe合金40 min 或更長時間時，Ni-Fe/PANI/PET 織物的電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定。在PANI/PET 表面預(yù)鍍鎳40 min 后，織物表面大量催化活性中心的存在已經(jīng)為化學(xué)鍍Ni-Fe 合金奠定基礎(chǔ)，此時影響Ni-Fe 合金鍍層電導(dǎo)率的主要因素為Ni-Fe 合金鍍液中鎳離子、亞鐵離子、還原劑等組分的濃度及鍍液pH。在化學(xué)鍍Ni-Fe 合金反應(yīng)初期，織物表面未形成致密和完整的Ni-Fe 合金鍍層，所以復(fù)合織物的電導(dǎo)率較低。延長化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間到40 min 時，織物表面形成致密的導(dǎo)電網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，電導(dǎo)率達(dá)到最高。繼續(xù)延長化學(xué)鍍Ni-Fe 合金的時間，織物的電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定且略有下降。這可能是因?yàn)榛瘜W(xué)鍍時間太長的話，鍍液中各組分濃度不斷減小，使氧化還原反應(yīng)逐漸減慢甚至停止，鍍層性能變差。因此從Ni-Fe/PANI/PET 織物的電導(dǎo)率來考慮，較佳的化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間為40 min。

2.1.3 Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比

先對PANI/PET 預(yù)鍍鎳40 min，再保持Ni2+和Fe2+總質(zhì)量濃度為10 g/L 不變，化學(xué)鍍Ni-Fe 合金40 min，所得Ni-Fe/PANI/PET 織物的電導(dǎo)率隨Ni2+/Fe2+質(zhì)量濃度比的變化如圖3 所示。

圖3 化學(xué)鍍Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+/Fe2+質(zhì)量濃度比對Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物電導(dǎo)率的影響Figure 3 Effect of mass concentration ratio of Ni2+ to Fe2+ in electroless Ni-Fe alloy plating bath on conductivity of Ni-Fe/PANI/PET composite fabric

從圖3 可知，隨著Ni-Fe 合金鍍液中鎳離子質(zhì)量濃度的提高，所得Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物的電導(dǎo)率增大。鍍液中Ni2+/Fe2+質(zhì)量濃度比為1∶6 時，Ni-Fe/PANI/PET 織物的電導(dǎo)率最低；當(dāng)鍍液中Ni2+/Fe2+質(zhì)量濃度之比為6∶1 時，Ni-Fe/PANI/PET 織物的電導(dǎo)率最高。因?yàn)榻饘冁嚨膶?dǎo)電性優(yōu)于鐵，所以隨著鍍液中Ni2+質(zhì)量濃度的增大與Fe2+質(zhì)量濃度的減小，復(fù)合織物的電導(dǎo)率增大；反之，織物的電導(dǎo)率減小。但是考慮到織物的電磁屏蔽性能(下文電磁屏蔽測試部分有所涉及)，較佳的Ni2+/Fe2+質(zhì)量濃度之比為4∶1。

2.2 不同工藝參數(shù)對Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物電磁屏蔽效能和吸波反射的影響

2.2.1 預(yù)鍍鎳時間

從圖4 可知，隨著預(yù)鍍鎳時間的延長，Ni-Fe/PANI/PET 織物在相同頻率下的SET逐漸增大。預(yù)鍍鎳時間為10 min 時，復(fù)合織物在0.03 ～ 3 000 MHz 波段的SET、SEA和SER的平均值分別為28、0.64 和2.20 dB。當(dāng)預(yù)鍍鎳時間為40 min 時，SET的平均值為61.12 dB，已滿足高性能電磁屏蔽材料的要求。另外SEA的平均值(35.56 dB)大于SER的平均值(0.1 dB)，說明制備的電磁屏蔽織物的屏蔽機(jī)制是高吸收低反射。延長預(yù)鍍鎳時間到50 min 時，SET、SEA及SER與預(yù)鍍鎳時間為40 min 時相近，并無明顯提升?？梢姀臅r間成本考慮，較優(yōu)的預(yù)鍍Ni 時間為40 min。

圖4 預(yù)鍍鎳時間對Ni-Fe/PANI/PET 織物電磁屏蔽效能及吸波反射的影響Figure 4 Effect of nickel pre-plating time on electromagnetic shielding effectiveness and reflection/absorption property of Ni-Fe/PANI/PET composite fabric

2.2.2 化學(xué)鍍Ni-Fe 合金的時間

由圖5 可知，隨著化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間的延長，Ni-Fe/PANI/PET 織物的電磁屏蔽效能逐漸提高。化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間為10 min 時，在0.03 ～ 3 000 MHz 波段的SET、SEA和SER的平均值分別為52.05、36.40和2.05 dB。當(dāng)化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間為40 min 時，SET的平均值為63.87 dB，已滿足高性能電磁屏蔽材料的要求；SEA遠(yuǎn)大于SER，說明該電磁屏蔽織物的電磁屏蔽機(jī)制以吸收損耗為主。延長化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間到50 min，復(fù)合織物的平均SET、SEA及SER并無明顯提升?？梢姀臅r間成本考慮，較優(yōu)的化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間為40 min。

圖5 化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時間對Ni-Fe/PANI/PET 織物電磁屏蔽效能及吸波反射的影響Figure 5 Effect of electroless Ni-Fe alloy plating time on electromagnetic shielding effectiveness and reflection/absorption property of Ni-Fe/PANI/PET composite fabric

2.2.3 Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比

由圖6 可知，隨著化學(xué)鍍Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+濃度的升高或Fe2+濃度的下降，Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物在0.03 ～ 3 000 MHz 波段的電磁屏蔽效能升高。當(dāng)Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比為6∶1 時，復(fù)合織物的SET達(dá)到最大。Ni2+質(zhì)量與Fe2+質(zhì)量濃度比為1∶4 時，復(fù)合織物的平均SET最小。比較Ni2+與Fe2+質(zhì)量濃度比為6∶1和4∶1 時Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物的平均SEA可知，后者大于前者，更有利于制備高吸收、低反射的電磁屏蔽織物。所以從電磁屏蔽效能和吸波發(fā)射效果考慮，化學(xué)鍍Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比宜控制在4∶1。

圖6 化學(xué)鍍Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+/Fe2+質(zhì)量濃度比對Ni-Fe/PANI/PET 織物電磁屏蔽效能及吸波反射的影響Figure 6 Effect of mass concentration ratio of Ni2+ to Fe2+ in electroless Ni-Fe alloy plating bath on electromagnetic shielding effectiveness and reflection/absorption property of Ni-Fe/PANI/PET composite fabric

2.3 不同工藝參數(shù)對Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物表面形貌的影響

2.3.1 預(yù)鍍鎳時間

從圖7a 可以看出，預(yù)鍍鎳時間為10 min 的情況下，由于預(yù)鍍時間較短，僅有少量鎳沉積在復(fù)合織物表面，使得后續(xù)化學(xué)鍍Ni-Fe 合金的催化活性中心較少，鍍層分布不均勻。復(fù)合織物上有活性中心之處的Ni-Fe 合金生長較好，附著良好；但在無鎳顆粒之處，由于不存在活性中心，Ni-Fe 合金無法沉積而暴露出PANI/PET基體，因此所得織物的導(dǎo)電性和電磁屏蔽效能較差。預(yù)鍍鎳40 min 時，織物纖維表面金屬鍍層較均勻、平整，如圖7b 所示。從圖7c 可知，預(yù)鍍鎳時間為50 min 時，復(fù)合織物纖維之間的縫隙都已經(jīng)被Ni-Fe 合金填滿，有可能會影響織物的柔性，使織物在受到外力作用而彎曲時易發(fā)生鍍層脫落現(xiàn)象。

圖7 預(yù)鍍鎳不同時間所得Ni-Fe/PANI/PET 織物的SEM 圖像Figure 7 SEM images of Ni-Fe/PANI/PET composite fabrics obtained by pre-plating nickel for different time

2.3.2 化學(xué)鍍Ni-Fe 合金的時間

從圖8 可以看出，復(fù)合織物表面都均勻包覆著完整的Ni-Fe 合金鍍層，差異在于鍍層的厚度及胞狀顆粒的大小。化學(xué)鍍Ni-Fe 合金10 min 時，纖維之間的距離最遠(yuǎn)，胞狀顆粒較小?；瘜W(xué)鍍Ni-Fe 合金40 min 時，纖維之間的距離和胞狀顆粒大小都介于另外兩者之間，此時的電磁屏蔽效能及導(dǎo)電性較好?；瘜W(xué)鍍Ni-Fe 合金50 min 時，纖維之間已經(jīng)被Ni-Fe 合金鍍層填滿，胞狀顆粒最大。雖然此時的電磁屏蔽效能與化學(xué)鍍Ni-Fe合金40 min 時相近，但由于Ni-Fe 合金鍍層較厚，甚至填滿了纖維之間的縫隙，一方面鍍層結(jié)合力較差，另一方面復(fù)合織物的柔性可能會受到影響，在經(jīng)歷多次彎折后鍍層極有可能發(fā)生脫落，使導(dǎo)電性和電磁屏蔽效能變差。

圖8 化學(xué)鍍Ni-Fe 合金不同時間所得Ni-Fe/PANI/PET 織物的SEM 圖像Figure 8 SEM images of Ni-Fe/PANI/PET composite fabrics obtained by electroless plating Ni-Fe alloy for different time

2.3.3 Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比

從圖9 可知，隨著化學(xué)鍍Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+與Fe2+質(zhì)量濃度比的改變，鍍層的微觀組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比為4∶1 時，織物表面的鍍層由大量胞狀顆粒堆砌而成。這可能是因?yàn)榇藭r鍍液中Fe2+濃度遠(yuǎn)低于Ni2+，所得鍍層與典型的化學(xué)鍍鎳層結(jié)構(gòu)十分接近。隨Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比減小，鍍層的胞狀顆粒減小。Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比為1∶4 時，鍍層的胞狀顆粒最小，并且變得疏松多孔。

圖9 化學(xué)鍍Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+/Fe2+質(zhì)量濃度比不同的情況下所得Ni-Fe/PANI/PET 織物的SEM 圖像Figure 9 SEM images of Ni-Fe/PANI/PET composite fabrics obtained by electroless plating Ni-Fe alloy with different mass concentration ratios of Ni2+ to Fe2+

2.4 較佳工藝條件下所得Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物的性能

對在預(yù)鍍Ni 和化學(xué)鍍Ni-Fe 合金的時間均為40 min，Ni-Fe 合金鍍液中Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比為4∶1的較佳條件下制備的Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物進(jìn)行其他測試。

2.4.1 表面元素組成

由圖10 可以看出，Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物表面含有Ni、P、Fe 和O 元素，表明已在織物表面成功化學(xué)鍍覆得到Ni-Fe 合金。不過Fe 鐵元素分布不如Ni 元素密集，可能與鍍液中Fe2+濃度較低有關(guān)。

圖10 Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物的EDS 面掃圖像Figure 10 EDS mapping result of the surface of Ni-Fe/PANI/PET composite fabric

2.4.2 力學(xué)性能分析

圖11 是預(yù)鍍Ni 但未化學(xué)鍍Ni-Fe 合金時所得Ni/PANI/PET 復(fù)合織物和較優(yōu)條件下所得Ni-Fe/PANI/PET復(fù)合織物的拉伸斷裂曲線。從中可知，發(fā)生斷裂時Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物的拉伸應(yīng)力為9.8 MPa，拉伸應(yīng)變?yōu)?.5%，而Ni/PANI/PET 復(fù)合織物的拉伸應(yīng)力為8.2 MPa，拉伸應(yīng)變?yōu)?.8%。前者斷裂時的拉伸應(yīng)力大于后者，這是因?yàn)镹i-Fe/PANI/PET 織物表面沉積的金屬鍍層比Ni/PANI/PET 更致密，結(jié)合力更高。但前者的拉伸應(yīng)變小于后者，這是因?yàn)镹i-Fe/PANI/PET 織物表面的金屬鍍層較多，在一定程度上影響了織物的柔性，而且纖維被金屬鍍層所包裹，其延展性也較差。

圖11 Ni/PANI/PET 復(fù)合織物和Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物的拉伸斷裂曲線Figure 11 Curves of stress vs.strain for Ni/PANI/PET and Ni-Fe/PANI/PET composite fabrics

2.5 Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物對電磁波吸收損耗的機(jī)理分析

圖12 為Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物的電磁屏蔽機(jī)理示意圖，它直觀地展示了電磁波通過復(fù)合織物時的衰減和損耗過程[1]。復(fù)合織物具有較高的電磁屏蔽效能主要?dú)w因于其三明治結(jié)構(gòu)。當(dāng)電磁波到達(dá)復(fù)合織物表面時，主要通過以下3 個方面使電磁波發(fā)生衰減和損耗：

圖12 Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物的電磁屏蔽機(jī)理示意圖Figure 12 Schematic diagram showing the electromagnetic shielding mechanism of Ni-Fe/PANI/PET composite fabric

1) 電磁波進(jìn)入復(fù)合織物后，在Ni-Fe 合金鍍層與Ni 鍍層的介電損耗和磁損耗，以及PANI 的介電損耗的共同作用下發(fā)生衰減；

2) 由Ni-Fe 金屬堆疊而成的金屬鍍層，不僅增加了電磁波進(jìn)入復(fù)合織物時的入射點(diǎn)，并且可以通過金屬鍍層中的Ni-Fe 金屬顆粒間的多重反射作用進(jìn)一步提高對電磁波的衰減能力，纖維間的相互反射也可以進(jìn)一步加劇電磁波的損耗；

3) 由于Ni、Fe 之間電阻率與磁性的差異，復(fù)合織物表面存在大量電-磁界面，由此產(chǎn)生的電-磁耦合作用和極化作用進(jìn)一步加強(qiáng)了對電磁波的衰減。

總體而言，Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物展現(xiàn)了低反射與高吸收的電磁屏蔽特點(diǎn)，表明其有望通過吸收損耗來實(shí)現(xiàn)真正意義上的消除電磁輻射或減少二次污染。

3 結(jié)論

聚苯胺/滌綸織物化學(xué)鍍Ni-Fe 合金的較佳工藝條件為：先預(yù)鍍鎳40 min，再在Ni2+與Fe2+的質(zhì)量濃度比為4∶1、總質(zhì)量濃度為10 g/L 的條件下化學(xué)鍍Ni-Fe 合金40 min。所得Ni-Fe/PANI/PET 復(fù)合織物的電導(dǎo)率最高為103 S/cm，在0.03 ～ 3 000 MHz 波段表現(xiàn)出高吸收低反射的電磁屏蔽性能，力學(xué)性能良好，滿足軍工產(chǎn)品的性能要求。