自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法、所制得的薄膜及应用技术

本发明专利技术公开了一种自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法、所制得的薄膜及应用，涉及电磁屏蔽材料领域。步骤如下：取AgNWs加入乙醇、水和氨水得溶液E；将TEOS加入乙醇中并滴加入溶液E中，室温反应20‑30h得溶液F；将溶液F超声离心，取沉淀，洗涤得AgNWs@SiO2；取PVA和水，搅拌，加热至85‑95℃，搅拌至PVA完全溶解得到溶液G；取AgNWs@SiO2加入到溶液G，温度60‑70℃，搅拌10‑15h得到复合材料流体，进行流延成膜，待溶剂挥发后得到自适应电磁脉冲屏蔽薄膜；其中，AgNWs和TEOS的质量比为15‑25:1；PVA聚合度为1700，醇解度为99%；PVA和AgNWs@SiO2的质量比为100:40‑120。本方法工艺简单，成本低，反应时间短，易于大量制备；制得的薄膜分布均匀，分散性较好，无团聚，可应用于自适应电磁脉冲防护领域。

【技术实现步骤摘要】
自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法、所制得的薄膜及应用
本专利技术涉及电磁屏蔽材料领域，尤其是一种自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法、所制得的薄膜及应用。
技术介绍
近些年来，大规模集成电路在军事电子信息设备上获得广泛使用，极大提升了武器装备的信息化和智能化。但与此同时，随着电磁脉冲武器（EMP）的不断发展，特别是高功率武器、电磁脉冲炸弹、超宽带武器的运用，致使现代战场的电磁环境越来越恶劣。因此，做好电磁脉冲防护工作对赢得现代化战争的胜利具有重要意义。传统的电磁防护材料是利用其对入射电磁波的吸收衰减或反射进而将电磁波与被保护的电子设备隔离开，从而达到电磁防护的目的。但这类材料对有用的和恶意的电磁信号都进行了屏蔽，使得电子设备与外界的正常联系受到了阻碍。因此，如何处理电子设备正常收发信号与强电磁脉冲防护之间的矛盾成为了解决问题的关键。国防科技大学刘培国等提出了一种能量选择表面结构（ESS），利用PIN二极管构建了能量选择表面并初步验证了电磁能量选择表面的有效性，但由于二极管材料自身存在响应时间慢、导通延迟等弊端，使其对于瞬间电磁脉冲难以实现有效防护。能量选择表面的本质是从材料层面实现电磁场诱导下的金属/绝缘相变，使其阻抗发生变化。从理论上看，要高效屏蔽电磁波需要低阻抗的材料，要高效透射电磁波则需要高阻抗的材料，这是2种完全不同的需求，要使一种材料同时满足2种需求，这种材料必须具有变阻抗的特性，即在低功率弱场安全电磁波照射下，处于高阻态，在高功率强场有害电磁波照射下突变为低阻态，此类材料属于智能材料范畴，具有自动感知外部环境信息并产生最佳响应功能的材料系统，我们通常称之为环境自适应智能电磁防护材料。对于快上升沿、窄带电磁脉冲而言，材料的相变响应时间必须不慢于脉冲持续时间才能确保防护性能的有效实施。实际上，场致（或电致）电阻材料具备上述自适应电磁防护材料的变阻抗特性，即材料的电阻随电场（电压）或电流而产生剧烈的变化而呈现非线性导电特性。电场作用下聚合物基复合材料具有非线性导电特性，特别是在强电场作用下复合材料的非线性导电特征更加明显。对于填充型聚合物导电复合材料而言，填料（或者称为组分）的本征属性是影响材料宏观有效性能的关键因素。近些年来随着功能复合材料的发展，人们发现在一些聚合物材料中掺入适量的金属氧化物、纳米金属或合金粉末，会使这样的聚合物基纳米复合材料在电场诱导下具有非线性导电特性，其作为自适应智能电磁防护材料具有较好的应用前景。国内邹慰亲等较早研究了掺Al或Ag微粉的聚丙烯基和聚二氯乙烯基复合材料的导电开关特性，发现在某一电场阈值附近，复合材料的电阻值随外电场的变化而发生大幅度的变化，当掺入金属或合金微粒的种类、平均颗粒度、体积比不同时，对复合材料的导电开关特性具有较大的影响。华侨大学陈国华团队研究了环氧树脂/石墨纳米微片导电复合材料在电场作用下的非线性导电行为，发现复合体系的电导率对外加电场具有强的非线性，并对此体系的非线性导电行为给出了理论解释。银纳米线（AgNWs）作为一维纳米材料（在空间中有两维方向上处于纳米尺度，而第三维为宏观尺寸），既具有块体银所拥有的优异电导率、热导率和稳定的化学性质，又有着纳米材料所具有的新型特性以及高比表面积、高透光性和高耐曲饶性，理化性能独特，在聚合物功能材料、透明导电薄膜、光电子发射和微纳米电子器件等方面有着极为广泛的应用，是最有应用前景的材料之一。利用银纳米线开发具有自适应电磁脉冲防护材料具有潜在的应用前景。银纳米线的大长径比特点使得其在作为填料时具有更低的逾渗阈值，这对于自适应电磁脉冲防护材料来讲难以保证常态弱场条件下的高阻特征，因此必须解决常态高阻特性及场致低阻抗特性的难题才能用于自适应电磁脉冲防护领域。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法、所制得的薄膜及应用，制备方法工艺简单，操作简便，成本低廉，反应时间较短，易于大量制备；所制得的薄膜分布均匀，分散性较好，无团聚，可应用于自适应电磁脉冲防护领域。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法，包括如下步骤：取银纳米线AgNWs，加入乙醇、去离子水和氨水得到溶液E，超声分散；将正硅酸乙酯TEOS加入到乙醇中，将TEOS的乙醇溶液滴加入溶液E中，室温搅拌反应20-30h后得到溶液F；将溶液F超声后离心，取沉淀，洗涤后即得到二氧化硅修饰银纳米线的复合粒子，分散保存于乙醇中备用；取聚乙烯醇PVA和去离子水，常温下搅拌后，加热至85-95℃，继续搅拌至聚乙烯醇PVA完全溶解得到溶液G；取二氧化硅修饰银纳米线的复合粒子加入到溶液G，保持温度为60-70℃，并持续搅拌10-15h后得到复合材料流体，将该复合材料流体进行流延成膜，待溶剂挥发后即得到自适应电磁脉冲屏蔽薄膜；其中，银纳米线AgNWs和正硅酸乙酯TEOS的质量比为15-25:1；聚乙烯醇PVA的聚合度为1700，醇解度为99%；聚乙烯醇PVA和二氧化硅修饰银纳米线的复合粒子的质量比为100:40-120。银纳米线AgNWs的长度为10-14μm，直径为80-120nm，长径比L/r为80-350。溶液G中，聚乙烯醇PVA和去离子水的质量比为5:90。溶液E中，乙醇、去离子水和氨水的质量比为150-160:60:3-4，氨水的浓度为25wt%-28wt%。TEOS的乙醇溶液中，TEOS与乙醇的质量比为5:800-1100。银纳米线AgNWs的制备方法为：（1）取聚乙烯吡咯烷酮PVP加入乙二醇E5G，搅拌至完全溶解得到溶液A；其中，聚乙烯吡咯烷酮PVP和乙二醇EG的质量比为0.6-1:100；（2）取AgNO3加入溶液A，搅拌得到均匀的溶液B；其中，聚乙烯吡咯烷酮PVP和AgNO3的质量比为60-100:100；（3）制备浓度为300-900μmol/L的FeCl3/EG溶液，取FeCl3/EG溶液加入溶液B中，继续搅拌至均匀得到溶液C；其中，所述FeCl3/EG溶液与溶液B的质量比为7-21:100；（4）将溶液C于110-150-℃加热反应3.5-7h，至形成乳白色悬浊液D；（5）清洗乳白色悬浊液D，离心，得到的沉淀物即为银纳米线AgNWs。步骤（4）中，将溶液C于130℃加热反应5h，至形成乳白色悬浊液D；步骤（5）为：配置乙醇、丙酮及去离子水混合清洗溶液，与乳白色悬浊液D混合后超声，离心，重复此步骤1-3次，得到浅灰色沉淀物；混合清洗溶液中乙醇、丙酮、去离子水的体积比为3:2:1；将获得的浅灰色沉淀物置于乙醇溶剂中，超声后离心，重复清洗1-3次后得到的沉淀物即为银纳米线AgNWs，将其置于无水乙醇中保存待用。上述自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法所制得的薄膜的应用：薄膜应用于自适应电磁脉冲防护领域。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）本专利技术自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法、所制得的薄膜及应用，制备方法工艺简单，操作简便，成本低廉，反应时间较短，易于大量制备；所制得的薄膜分布均匀，分散性较好，无团聚，可应用于自适应电磁脉冲防护领域。（2）本专利技术采用的AgNWs制备方法工艺简单，操作简便，且对实验环境要求较低，成本低廉，反应时间较短，易于大量制备，制得的AgNWs产物为面心立方的纯相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法，其特征在于：包括如下步骤：取银纳米线AgNWs，加入乙醇、去离子水和氨水得到溶液E，超声分散；将正硅酸乙酯TEOS加入到乙醇中，将TEOS的乙醇溶液滴加入溶液E中，室温搅拌反应20‑30h后得到溶液F；将溶液F超声后离心，取沉淀，洗涤后即得到二氧化硅修饰银纳米线的复合粒子，分散保存于乙醇中备用；取聚乙烯醇PVA和去离子水，常温下搅拌后，加热至85‑95℃，继续搅拌至聚乙烯醇PVA完全溶解得到溶液G；取二氧化硅修饰银纳米线的复合粒子加入到溶液G，保持温度为60‑70℃，并持续搅拌10‑15h后得到复合材料流体，将该复合材料流体进行流延成膜，待溶剂挥发后即得到自适应电磁脉冲屏蔽薄膜；其中，银纳米线AgNWs和正硅酸乙酯TEOS的质量比为15‑25:1；聚乙烯醇PVA的聚合度为1700，醇解度为99%；聚乙烯醇PVA和二氧化硅修饰银纳米线的复合粒子的质量比为100:40‑120。

【技术特征摘要】
1.一种自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法，其特征在于：包括如下步骤：取银纳米线AgNWs，加入乙醇、去离子水和氨水得到溶液E，超声分散；将正硅酸乙酯TEOS加入到乙醇中，将TEOS的乙醇溶液滴加入溶液E中，室温搅拌反应20-30h后得到溶液F；将溶液F超声后离心，取沉淀，洗涤后即得到二氧化硅修饰银纳米线的复合粒子，分散保存于乙醇中备用；取聚乙烯醇PVA和去离子水，常温下搅拌后，加热至85-95℃，继续搅拌至聚乙烯醇PVA完全溶解得到溶液G；取二氧化硅修饰银纳米线的复合粒子加入到溶液G，保持温度为60-70℃，并持续搅拌10-15h后得到复合材料流体，将该复合材料流体进行流延成膜，待溶剂挥发后即得到自适应电磁脉冲屏蔽薄膜；其中，银纳米线AgNWs和正硅酸乙酯TEOS的质量比为15-25:1；聚乙烯醇PVA的聚合度为1700，醇解度为99%；聚乙烯醇PVA和二氧化硅修饰银纳米线的复合粒子的质量比为100:40-120。2.根据权利要求1所述的自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法，其特征在于所述银纳米线AgNWs的长度为10-14μm，直径为80-120nm，长径比L/r为80-350。3.根据权利要求1所述的自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法，其特征在于：溶液G中，聚乙烯醇PVA和去离子水的质量比为5:90。4.根据权利要求1所述的自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法，其特征在于：溶液E中，乙醇、去离子水和氨水的质量比为150-160:60:3-4，氨水的浓度为25wt%-28wt%。5.根据权利要求1所述的自适应电磁脉冲屏蔽薄膜制备方法，其特征在于：TEOS的乙醇溶液中，TEOS与乙醇的质量比为5:800-1100。...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲兆明，卢聘，王庆国，赵敏，王妍，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：河北,13