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随着电子与信息科技的不断发展,人体不可避免地暴露于复杂的电磁环境中。大量研究表明,电磁辐射会引起多种生物效应,对人体健康具有潜在危害。为此,电磁屏蔽材料的研制与开发成为人们关注的焦点。目前的电磁屏蔽材料主要以金属导电复合织物为主,虽具有良好的电磁屏蔽效能但制备成本高,工艺复杂。如今,导电高分子材料的开发与应用为寻找轻质,低成本,性能稳定的电磁屏蔽材料提供了新的思路。本研究课题拟利用再生纤维素的多孔结构作为微反应器,通过原位聚合法将共轭导电聚合物—聚苯胺(PANI)复合到纤维素基体中,研究纤维素/PANI复合膜的电磁屏蔽效能、力学性能以及生物相容性,为后续利用纤维素的可纺丝性制备纤维素/PANI织物奠定基础。实验通过氢氧化锂/尿素溶液低温溶解的方法制备得到了不同纤维素质量分数的纤维素膜,用物理吸附仪测量了纤维素膜的比表面积,扫描电子显微镜观察了纤维素膜表面及横截面的形貌。以所制备的多孔再生纤维素膜作为微反应器,将不同浓度的苯胺单体原位聚合到纤维素膜中,制备出纤维素/PANI复合膜,研究了纤维素质量分数以及苯胺浓度对纤维素/PANI复合膜的电磁屏蔽效能、力学性能以及生物相容性的影响。实验利用傅里叶转换红外光谱对复合膜的结构进行表征;利用四探针仪测量纤维素/PANI复合膜的电导率;利用阻抗分析仪测量膜的介电参数;建立了适用于有耗介质的电磁屏蔽模型,根据测量得到的电磁参数,理论计算出了纤维素/PANI复合膜的电磁屏蔽效能,并对其电磁屏蔽机理做了进一步的分析;利用万能实验拉伸机测量膜的力学性能;最后利用LDH细胞毒性实验对膜的生物相容性进行了研究。实验结果表明:1.通过氢氧化锂/尿素溶解体系低温溶解纤维素棉短绒浆制备得到的纤维素膜整体结构稳定,力学性能和生物相容性优良,且具有连续分布的网状孔洞结构,适合作为苯胺原位聚合的微反应器,苯胺原位聚合形成的PANI存在于纤维素的网孔结构中,与纤维素一起形成嵌套式的复合网络结构;2.纤维素/PANI复合膜具有良好的导电性能,其载流子主要为空穴。当苯胺浓度为1 mol/L,纤维素质量分数为2 wt%~5 wt%时,复合膜的电导率在0.01~0.06 S/cm之间,随着纤维素质量分数的增加而降低。当纤维素的质量分数为4 wt%,苯胺浓度为0.25~1.5 mol/L时,复合膜的电导率在0.00069~0.1175 S/cm之间,随着苯胺浓度的增大而增大;3.纤维素/PANI复合膜对电磁波既有反射损耗也有吸收损耗,其屏蔽效能随着电磁波频率的增大而减小。当苯胺浓度相同时,纤维素的质量分数会对复合膜的屏蔽效能产生影响,随着纤维素质量分数的增加屏蔽效能降低;当纤维素质量分数一定时,苯胺浓度越高,复合膜的屏蔽效能越好,最高可达-16 d B;4.纤维素/PANI复合膜的力学性能主要由纤维素的质量分数决定,质量分数越大,复合膜的力学性能越好。PANI会对复合膜的力学性能产生一定的影响,这种影响在纤维素质量分数较低(2 wt%)时比较显著,但当纤维素质量分数较高(4 wt%,5 wt%)时,这种影响并不明显;5.纤维素/PANI复合膜无明显的急性细胞毒性;综合考虑不同配比的纤维素质量分数和苯胺浓度对纤维素/PANI复合膜的电磁屏蔽效能和力学性能的影响,本实验中采用4 wt%的纤维素和1.5 mol/L的苯胺制备出的纤维素/PANI复合膜具有最优的综合性能。