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研究生： 賴耀成
論文名稱： 氧化鐵-奈米碳管複合材料之電磁波遮蔽研究
The Electromagnetic-Shielding Properties of Multiwall Carbon Nanotube/Iron Oxide Composites
指導教授： 徐文光
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 67
中文關鍵詞： 電磁遮蔽 、氧化鐵 、奈米碳管
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    • 本實驗主要探討以環氧樹脂(epoxy)為基材，氧化鐵/多壁奈米碳管(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)為電波吸收劑，依據ASTM D4935-99之規範，進行材料電磁波屏蔽效應的量測，並且利用阻抗分析儀量測介電係數，以了解電磁波屏蔽的機制。
    由於多壁碳管對電磁屏蔽的貢獻主要來自介電損耗與電阻性損耗，利用磁性材料的磁損耗部分來增加效率。除此之外，磁性材料與介電材料複合作為調整波阻抗的來源。
    關於論文編排上，第一章為文獻回顧，第二章是實驗，第三章實驗結果與討論，最後是參考資料。

    總目錄 封面………………………………………………………………………1 中文摘要 ………………………………………………………………2 英文搞要 …………………………………………………………………3 誌謝………………………………………………………………………4 總目錄……………………………………………………………………5 圖目………………………………………………………………………7 表目錄 ………………………………………………………………… 10 第一章 文獻回顧……………………………………………………11 1-1　奈米碳米碳管基本結構…………………………………………11 1-2　奈米碳管的基本電性……………………………………………13 1- 3 奈米碳管的合成…………………………………………………17 1-3.1 化學氣相沉積流動觸媒法………………………………………17 1-3.2 電弧法……………………………………………………………17 1-3.3 雷射蒸發法………………………………………………………18 1-4 電磁波屏蔽理論…………………………………………………..19 1-4-1 反射損失…………………………………………………………23 1-4-2 吸收損失…………………………………………………………24 1-4-3 電磁波屏蔽效率…………………………………………………26 1-5平面材料的電磁遮蔽效率量測……………………………………29 第二章 實驗步驟…………………………………………………31 2-1-1 實驗儀器與藥劑…………………………………………………31 2-1-2 E-132 / H-TK基本性質………………………………………32 2-2 實驗流程……………………………………………………………33 2-3 實驗步驟……………………………………………………………35 第三章 實驗結果與討論………………………………………………38 3-1 MWCNTs/Iron Oxide複合物………………………………………38 3-2 Epoxy與MWCNT/Iron Oxide 複合材料……………………………47 3-3 磁性分析……………………………………………………………50 3-4介電常數測量………………………………………………………51 3-5 屏蔽效率……………………………………………………………61 第四章 結論……………………………………………………………65 第五章 參考文獻………………………………………………………66 圖目錄 圖1.1 (a) 單層奈米碳管的結構就是將石墨結構捲成管狀，不同的捲曲角度會得到不同螺旋性的奈米碳管[1]；(b)、(c)單層石墨的布里淵區圖(Brillouin zone)，圖中的直線為奈米碳管在量子侷限效應下允許存在的k值；(d)單層石墨的E-k關係圖[4]。……………………12 圖1.2 依螺旋性區分不同的奈米碳管結構。…………………………13 圖1.3 半導體型碳管 （a）顯示為（1,0）n的鋸齒型碳管 ；（b）為電子波向量流經n=3的白努利區域 ；（c）為n=3k的電子能階分佈；（d）為n≠3k的電子能階分佈[6]。…………………………………16 圖1.4 金屬型碳管 （a）顯示為（2,1）n 的扶手型碳管；（b）為電子波向量流經n=4的白努利區域 ；（c）為電子能階分佈[5]。……………………………………………………………………16 圖1.5 電弧放電法合成奈米碳管之機台示意圖。……………………18 圖1.6雷射蒸發法合成奈米碳管之機台示意圖。……………………19 圖1.7 電磁波入射屏蔽材料後的行為。………………………………28 圖1.8 屏蔽效率量測儀器示意圖。…………………………………30 圖2.1 製備樣品A (MWCNT/Fe2O3)與樣品B (MWCNT/Fe3O4)的流程。 ……………………………………………………………………………33 圖2.2 測試用複合材料製備過程。基材為epoxy，填充物分別為MWCNT與MWCNT/Iron Oxide (sample A/B)。圖中將MWCNT/Iron Oxide置換為MWCNT，即為填充物為MWCNT的流程。…………………………34 圖3.1 試品A (MWCNT/ Fe2O3)。由SEM在倍率30k(a),50k(b), 100k(c)時，可觀察Fe2O3的分佈情形。最後一張為樣品A的SEM 的EDX圖(d)，其中含有Fe與O。…………………………………………………41 圖3.2 樣品A(MWCNT/ Fe2O3)的XRD圖。標示的數字為Fe2O3¬的特徵峰。………………………………………………………………………42 圖3.3 (a)~(d)為不同倍率下樣品A之TEM影像，(e)為TEM的EDX圖譜。………………………………………………………………………43 圖3.4 試品B(MWCNT/Fe3O4)。由SEM在倍率30k,50k,100k時，可觀察Fe3O4的分佈情形。……………………………………………………46 圖3-5 試品B(MWCNT/Fe3O4)的XRD圖。………………………………46 圖3-6 由SEM測得樣品B(MWCNT/Fe3O4)的EDX，其中含有Fe與O。C元素是MWCNT的訊號。………………………………………………………47 圖3.7 1%樣品A的SEM圖。顯示Epoxy與MWCNT的介面接合性質佳。49 圖3.8 5%樣品A的SEM圖。……………………………………………49 圖3.9 含2% sample A試片的磁滯曲線。……………………………50 圖3.10 含2% sample B試片的磁滯曲線。…………………………51 圖3.11 全部試片的實部介電係數對頻率作圖。可以觀察到含MWCNT的試片實部介電係數高於其他試片。……………………………………55 圖3.12 不同填充物的實部介電係數對頻率作圖。…………………56 圖3.13 全部試片的虛部介電係數對頻率作圖。……………………57 圖3.14 不同填充物的虛部介電係數對頻率作圖。…………………58 圖3.15 全部試片的損耗正切對頻率作圖。…………………………59 圖3.16 不同填充物的損耗正切對頻率作圖。………………………60 圖3.17 實部與虛部介電係數對MWCNTs含量作圖。…………………61 圖3.18 不同填充物的屏蔽效率對頻率作圖。………………………63 圖3.19 比較同樣重量百分比且不同填充物的屏蔽效率。…………64 圖3.20 比較MWCNT含量相近且不同填充物的屏蔽效率。……………64 表目錄 表1 利用TGA量測樣品A中MWCNT的含量與Fe2O3的含量。……………39 表2 利用TGA量測樣品B中MWCNT的含量與Fe3O4的含量。……………44

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