Effects of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and silk textile on electromagnetic interference (EMI) shielding and mechanical properties of gamma vulcanized natural rubber Latex (GVNRL) composites
Abstract:
งานวิจัยนี้เป็นการทดสอบสมบัติการนำไฟฟ้า สมบัติการป้องกันการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และสมบัติเชิงกลของน้ำยางธรรมชาติที่ผ่านการคงรูปด้วยรังสีแกมมา (GVNRL) ซึ่งมีการเติมสารตัวเติมท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังหลายชั้น (MWCNT) ที่ปริมาณ 0, 2, 4 และ 6 phr และการแทรกชั้นผ้าไหมในผลิตภัณฑ์ เพื่อพัฒนาเป็นวัสดุป้องกันการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันที่ดี มีความยืดหยุ่นและปลอดภัยในการผลิต ผลการวิจัยพบว่าการฉายรังสีแกมมาที่ปริมาณ 14 kGy ในน้ำยางธรรมชาติ (NRL) ทำให้สายโซ่โมเลกุลของยางธรรมชาติ (NR) เกิดการเชื่อมโยงแบบพันธะข้ามระหว่างกัน ส่งผลให้ยางธรรมชาติมีความแข็งแรงมากขึ้น ดังเห็นได้จากค่าความหนาแน่นของการเชื่อมโยงแบบพันธะข้ามและความแข็งแรงของตัวอย่างที่มีค่าเพิ่มขึ้นหลังจากได้รับการฉายรังสีแกมมา ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่า ค่าประสิทธิภาพในการป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI SE) ค่าการนำไฟฟ้าและค่าความแข็งของวัสดุเชิงประกอบ GVNRL มีค่าเพิ่มขึ้น ในขณะที่ค่าความต้านทานแรงดึงและระยะยืด ณ จุดขาดมีค่าลดลงตามปริมาณของสารสารตัวเติม MWCNT ที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้พบว่าการแทรกชั้นผ้าไหมในวัสดุเชิงประกอบ MWCNT/GVNRL สามารถเพิ่มความสามารถในการนำไฟฟ้าและค่า EMI SE ของวัสดุเชิงประกอบ MWCNT/GVNRL ให้สูงขึ้นได้ ทั้งนี้พบว่าค่า EMI SE ในวัสดุเชิงประกอบ MWCNT/GVNRL ที่มีการแทรกชั้นผ้าไหมมีค่าสูงสุดในตัวอย่างที่มีปริมาณสารตัวเติม MWCNT 6 phr โดยมีค่า EMI SE ประมาณ 8 dB สำหรับตัวอย่างที่มีความหนา 2 mm. และประมาณ 19 dB สำหรับตัวอย่างที่มีความหนา 8 mm โดยค่า EMI SE ที่มีค่าสูงสุดนี้ พบที่ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประมาณ 300 MHz
This work investigated the electrical conductivity (σ), electromagnetic interference shielding, and mechanical properties of gamma vulcanized natural rubber latex (GVNRL) containing multi-walled carbon nanotube (MWCNT) with varying contents from 0 to 2, 4, and 6 phr and a layer of silk textiles for the development of highly efficient electromagnetic interference materials that are also flexible and safe during manufacturing. The results indicated that 14-kGy gamma irradiation on natural rubber latex (NRL) successfully initiated crosslinking between natural rubber (NR) molecular chains that strengthened the material as seen by the noticeably increase in crosslink densities and strengths of the materials after the gamma irradiation. The results also indicated that the increases in MWCNT contents increased electrical conductivity, electromagnetic interference shielding effectiveness (EMI SE) and hardness (Shore A) but decreased tensile strength and elongation at break of GVNRL composites. Furthermore, it was found that the insertion of silk textile in MWCNT/GVNRL composites could further enhance both σ and EMI SE of the materials. It should be noted that the maximum EMI SE found in this work was obtained at 6-phr MWCNT content with the insertion of silk textile into GVNRL composites, which had the value of 8 dB for a 2-mm samples and of 19 dB for a 8-mm samples, both at the electromagnetic frequency of 300 MHz.