柔性芳纶纳米纤维和银纳米线复合电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种柔性芳纶纳米纤维和银纳米线复合电磁屏蔽薄膜材料、制备方法及其用途。制备方法包括：将氢氧化钾溶于水中，然后加入二甲基亚砜和凯夫拉纤维，将凯夫拉纤维去质子化后得到芳纶纳米纤维分散体系；利用微波辅助法制备银纳米线；对芳纶纳米纤维分散体系进行真空抽滤，抽滤过程中，加入银纳米线，得到复合薄膜。本发明专利技术制备的复合电磁屏蔽薄膜材料，加入银纳米线后，电磁屏蔽性能显著提高，对频率8～12.4GHz的电磁波总屏蔽效能可达60～66dB，足以抵挡99.9999％的电磁波辐射，可作为优异的电磁干扰屏蔽材料，并且其制备周期短，操作简单，安全可控。安全可控。安全可控。

【技术实现步骤摘要】
柔性芳纶纳米纤维和银纳米线复合电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电磁干扰屏蔽材料
，尤其涉及一种柔性芳纶纳米纤维和银纳米线复合电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]工业时代电子技术飞速发展，随着通讯设备和家用电器的普及，电磁波几乎时时刻刻围绕在我们身边：定位，电视、电脑等家用工作电器，微波炉等。但是，电磁波是一把“双刃剑”，人类在享受着电磁波带来的生活便利的同时，也不可避免的面临其带来的负面影响。如果不加以防护，电磁波辐射会给人体健康带来极大伤害，例如视力的减退，还会严重危害我们的心血管系统、呼吸系统等，甚至增加人们患癌的几率。因此对电磁波屏蔽材料的进一步研究刻不容缓。目前，主要的抗电磁干扰技术包括：屏蔽技术、接地技术和滤波技术。其中屏蔽技术的主要方法是采用各种屏蔽材料对电磁辐射进行有效阻隔与损耗。电磁屏蔽材料能够阻止电磁波的传播与扩散，减少电磁波的危害，从而确保电子设备的稳定运行，并消除不必要的和日益严重的磁辐射。传统的金属基电磁屏蔽材料屏蔽机制单一，主要以反射为主，易腐蚀，密度大，有很多的局限性。电磁屏蔽是利用屏蔽材料对电磁波进行反射、衰减等作用使之不能进入到屏蔽区域的一种技术。屏蔽材料的损耗方式通常分为三种：吸收损耗、反射损耗和多重反射损耗。提高电磁屏蔽材料的导电性能可以提高反射损耗和吸收损耗，提升总屏蔽效能。提高电磁屏蔽材料的导磁性能可以增强吸收损耗，同时降低反射损耗。因此若想有效提升电磁屏蔽材料的总电磁屏蔽效能和吸收损耗，有两个途径，一是提高电磁屏蔽材料的导电性能，二是进一步引入磁性填料提高电磁屏蔽材料的磁导率。
[0003]其中，由聚合物基体和导电填料(如石墨烯、多壁碳纳米管、金属纳米颗粒与纳米线及其杂化物)组成的聚合物基导电复合材料具有轻质、耐化学腐蚀、易加工成型和屏蔽性能稳定等优势，但存在电导率低、电磁屏蔽效能比金属材料差等缺点。由于聚合物基导电复合材料具有较高的逾渗阈值，通常需要高填料含量和大厚度以获得理想的电导率和电磁屏蔽性能，从而导致其机械性能和可加工性下降。
[0004]因此，为了满足柔性电子器件等新兴领域日益增长的需求，开发具有超柔韧性、轻质的高效电磁屏蔽材料是当前的当务之急。
[0005]文献1“Shahzad F,Alhabeb M,Hatter CB.Electromagnetic interference shielding with 2D transition metal carbides(MXenes).Science,2016,353:1137
–
1140.”报道了一种导电MXene薄膜和高电容的纳米复合材料，其中MXenes具有显著的屏蔽效能，例如8μm厚的MXenes Ti3C2Tx/海藻酸钠复合材料对频率为8.2
‑
12.4GHz的电磁波总屏蔽效能达到了57dB，具有良好的屏蔽效能。
[0006]文献2“Zhang,Y.；Tian,W.；Liu,L.；Cheng,W.；Wang,W.；Liew,K.M.；Wang,B.；Hu,Y.Eco
‑
Friendly Flame Retardant and Electromagnetic Interference Shielding Cotton Fabrics with Multi
‑
Layered Coatings.Chem.Eng.J.2019,372,1077
–
1090.”报
道了一种环保型阻燃和电磁屏蔽棉织物的多层涂料，其中以棉织物为基材，通过浸涂在棉织物表面沉积聚乙烯亚胺/植酸层和银纳米线导电层，含24.2％聚乙烯亚胺/植酸层和7.5％银纳米线的棉织物具有良好的屏蔽效能，总屏蔽效能达到32.98dB。
[0007]文献3“Li
‑
Chuan Jia,Ding
‑
Xiang Yan,Cheng
‑
Hua Cui,Xin Jiang,Xu Jib and Zhong
‑
Ming Li.Electrically Conductive and Electromagnetic Interference Shielding of Polyethylene Composites with Devisable Carbon Nanotube Networks.Journal of Materials Chemistry C 3.36(2015):9369
–
9378.”报道了一种可设计碳纳米管网络聚乙烯复合材料的导电和电磁干扰屏蔽，当分离结构的碳纳米管和聚乙烯复合材料中碳纳米管的含量为5％时，该材料对频率为8.2
‑
12.4GHz的电磁波总屏蔽效能达到了47.5dB。
[0008]文献4“Liu,L.
‑
X.；Chen,W.；Zhang,H.
‑
B.；Wang,Q.
‑
W.；Guan,F.；Yu,Z.
‑
Z.Flexible and Multifunctional Silk Textiles with Biomimetic Leaf
‑
Like MXene/Silver Nanowire Nanostructures for Electromagnetic Interference Shielding,Humidity Monitoring,and Self
‑
Derived Hydrophobicity.Adv.Funct.Mater.2019,29,1905197.”报道了一种通过真空辅助喷涂技术在纺织品表面沉积银纳米线，多功能纺织品的总屏蔽效能为54dB，厚度为120μm.
[0009]上述文献报道了一些有关电磁屏蔽材料的制备方法用于电磁干扰屏蔽领域，但都在不同程度上具备某种缺陷，例如：文献1中MXenes Ti3C2Tx/海藻酸钠复合材料，复合材料较差的机械强度限制了其进一步应用；文献2中基材与银纳米线层层的界面附着力较差；文献3中实验步骤复杂，复合材料制备困难；文献4中复合材料的厚度大，不满足电磁屏蔽厚度薄的要求，并且基材与银纳米线层层的界面附着力较差。以上这些都是需要解决的问题，鉴于此，本申请特提出一种制备芳纶纳米纤维和银纳米线的复合电磁屏蔽薄膜材料的方法，旨在解决上述问题。

技术实现思路

[0010]针对上述
技术介绍
，本专利技术提供一种柔性芳纶纳米纤维和银纳米线复合电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0012]一种柔性芳纶纳米纤维和银纳米线复合电磁屏蔽薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：
[0013]步骤1：将氢氧化钾溶于水中，然后加入二甲基亚砜和凯夫拉纤维，将凯夫拉纤维去质子化后得到芳纶纳米纤维分散体系；
[0014]步骤2：利用微波辅助法以硝酸银为前驱体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性芳纶纳米纤维和银纳米线复合电磁屏蔽薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将氢氧化钾溶于水中，然后加入二甲基亚砜和凯夫拉纤维，将凯夫拉纤维去质子化后得到芳纶纳米纤维分散体系；步骤2：利用微波辅助法以硝酸银为前驱体，葡萄糖为还原剂，氯化钠为形貌导向剂，聚乙烯基吡咯烷酮为表面活性剂制备银纳米线；步骤3：对步骤1中的芳纶纳米纤维分散体系进行真空抽滤，抽滤过程中，将步骤2得到的银纳米线加入到芳纶纳米纤维分散体系中，得到芳纶纳米纤维和银纳米线复合薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，氢氧化钾在水和二甲基亚砜混合溶液中的浓度为0.05～0.052mol/L。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2的反应在水中进行，所述硝酸银在水中的浓度为0.0078～0.00784mol/L，葡萄糖在水中的浓度为0.02～0.022mol/L，氯化钠在水中的浓度为0.02～0.0228mol/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中还包括后处理操作，所述后处理包括洗涤和离心。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述微波辅助法制备银纳米线的过程中需控制压力在3～4atm；反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟从普，郭丹，郭素娟，温福昇，向建勇，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：