碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）虽然因其高强度、低密度和优异的力学性能而广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。然而，CFRP 固有的导电性能差限制了其在电磁屏蔽领域的应用。为了解决这个问题，本征导电高分子（Intrinsic Conductive Polymer，ICP）屏蔽填料在 CFRP 中的应用开始得到越来越多的关注。
图1 电磁屏蔽性能优异的歼二零战机（图片选自互联网）
本征导电高分子是一类具有导电性能的高分子材料，其导电性能主要来自于分子内的共轭双键或电子离域体系。与传统的金属导电填料相比，本征导电高分子具有轻质、柔韧、易加工等优点，因此在 CFRP 电磁屏蔽领域具有广阔的应用前景。本征导电高分子（ICP）是指本身具备导电性能的一类高分子材料，这类高分子结构中具有共扼π键，经化学或电化学掺杂后可以使得电导率提高至导体范围内，聚乙炔（PA）是由日本的 Shirakawa 最早发现的 ICP，PA 的电导率在经过碘或氟化砷掺杂之后提高了 12 个数量级以上。后期发现的 ICP 还有聚苯胺 （PANI）、聚吡咯（PPy）和聚噻吩（PTH）等。Dhawan研究了 PANI/PS 复合材料的屏蔽性能，结果表明复合材料的屏蔽效能随着 PANI 的含量的增加而提高。这也和材料导电性能是影响其电磁屏蔽性能的重要因素这一观点符合。将本征导电高分子作为屏蔽填料添加到 CFRP 中，可以有效提高复合材料的导电性能，从而实现电磁屏蔽的效果。目前，研究人员已经采用多种方法将本征导电高分子与 CFRP 进行复合，如溶液浸渍法、原位聚合法、熔融共混法等。如通过原位聚合法制备了 HCl 掺杂的 PANI/PVA 复合材料并研究其屏蔽性能，结果表明当 PANI 含量为 21 wt%时，复合材料的屏蔽效能可达 30 dB 以上。 又如，DBSA 掺杂的 PANI，制备PANI/ABS 复合材料，结果表明随着 PANI 含量的增加，复合材料对的屏蔽效能也逐渐增大，当 PANI 含量为 50 wt%时，复合材料的屏蔽效能达到了 60 dB。通过这些方法制备的碳纤维复合材料本征导电高分子屏蔽填料具有较好的导电性能和电磁屏蔽效果。例如，一些研究表明，添加适量的本征导电高分子可以使 CFRP 的电导率提高几个数量级，同时显著降低复合材料的电磁屏蔽效能。尽管碳纤维复合材料本征导电高分子屏蔽填料的研究取得了一定的进展，但仍面临一些挑战。例如，如何进一步提高复合材料的导电性能和电磁屏蔽效能，同时保持其良好的力学性能；如何优化复合材料的制备工艺，降低成本，提高工业化生产的可行性等。碳纤维复合材料本征导电高分子屏蔽填料是一种具有潜力的电磁屏蔽材料，其研究对于推动 CFRP 在电磁屏蔽领域的应用具有重要意义。未来的研究将集中在提高复合材料的性能、优化制备工艺和拓展应用领域等方面。
