CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜及其制备方法，包括将MXene分散于水中，加入金属Ga，先常温超声，然后在冰浴条件下超声，得到均匀的MXene@Ga的水分散液；将纤维素纳米纤维CNF加入到分散液中混合均匀，进行真空辅助抽滤，然后加入沸点低于水的水溶性有机溶剂继续真空抽滤，进行溶剂交换，重复多次，待抽干有机溶剂，取下膜进行干燥，得到CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜。该电磁屏蔽复合膜具有层层堆积的多层结构，还具有很好的柔韧性和抗拉伸强度，同时具备电磁屏蔽、焦耳加热、光热转化等功能。转化等功能。转化等功能。

【技术实现步骤摘要】
CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着5G时代的来临和通信技术的高速发展，电磁干扰对设备的正常工作以及人体的健康产生的影响不可忽视。尤其是电子设备轻量化、便携式的发展趋势，对电磁屏蔽材料提出了新的要求。MXene(二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物)作为一种高导电的二维材料，在电磁屏蔽领域得到广泛关注，而其中又以Ti3C
2 MXene性能最佳。镓(Ga)作为一种液态金属(熔点29.8℃)具有极低的蒸气压和无毒性，在柔性电子、药物运输、机器人等领域颇有前景。固态镓在超声波的作用下易分散成微米或纳米粒子，由于其相变、高导热、高导电的特性在纳米材料领域具有应用潜力。作为电子设备的界面材料，仅实现电磁屏蔽的功能是不够的，如在低温环境下需要对设备进行控温以保证正常运行。因此，如何在现有的电磁屏蔽材料的基础功能之上，开发新材料以赋予电磁屏蔽材料焦耳加热、光热转化等能力，使其能够在低电压或者光照条件下实现设备的温控成为当务之急。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可提高MXene基材料机械强度、实现电磁屏蔽、电热、光热转化等热管理功能的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜及其制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。
[0005]一种CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将MXene分散于水中，加入金属Ga，先常温超声，然后在冰浴条件下超声，得到均匀的MXene@Ga的水分散液；
[0007](2)将纤维素纳米纤维CNF加入到MXene@Ga的水分散液中混合均匀，进行真空辅助抽滤，然后加入沸点低于水的水溶性有机溶剂继续真空抽滤，以进行溶剂交换，重复多次，待抽干有机溶剂，取下膜进行干燥，得到CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜。
[0008]上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述MXene与金属Ga的质量比为2～10∶1，所述MXene分散于水中的浓度为1mg/mL～3mg/mL。
[0009]上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述常温超声的时间为3min～5min，所述常温超声与在冰浴条件下超声的总时间为10min～20min，每超声3s～5s停1s～3s。
[0010]上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述MXene为Ti3C2。
[0011]上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，所述MXene与所述纤维素纳米纤维CNF的质量比为1～9∶1。
[0012]上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述混合均匀采用涡旋振荡方式，振荡时间为10min～20min。
[0013]上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述沸点低于水的水溶性有机溶剂为乙醇和丙酮中的一种。
[0014]上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述重复多次为重复3次以上，所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为40℃，所述真空干燥的时间为1h～24h。
[0015]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的制备方法制得的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜。
[0016]上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜，优选的，所述CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜具有层层堆积的多层结构，最大屏蔽效能达到47dB以上，拉伸强度达到35MPa以上，在4V电压下最高温度达到139℃以上。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0018]本专利技术的方法利用简单的超声、真空抽滤等方法制备了CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜，制得的电磁屏蔽复合膜同时具有良好的柔韧性、抗拉伸能力、电磁屏蔽、焦耳加热和光热转化能力。该复合膜协同多种材料的优越性为一体，实现了单一材料无法实现的功能，能够解决在寒冷环境下电子设备自身热管理的问题。其中用到的CNF为天然的绿色高分子，液态金属Ga低的蒸气压保证了其安全性，有潜力作为一种电磁干扰屏蔽为主、多功能为辅的界面材料应用到电子设备中，确保设备的正常工作。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例中CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法的工艺流程示意图。
[0020]图2为本专利技术实施例1的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜CMG
‑
1的柔韧性展示图。
[0021]图3为本专利技术实施例3的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜CMG
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3的截面扫描电镜照片。
[0022]图4为本专利技术实施例1
‑
4的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜CMG
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1、CMG
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2、CMG
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3、CMG
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4的拉伸强度和断裂伸长率图。
[0023]图5为本专利技术实施例1
‑
4的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜CMG
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1、CMG
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2、CMG
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3、CMG
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4在X波段的屏蔽效能图。
[0024]图6为本专利技术实施例4的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜CMG
‑
4在2
‑
4V电压下的焦耳加热温度变化图。
[0025]图7本专利技术实施例1
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4的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜CMG
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1、CMG
‑
2、CMG
‑
3、CMG
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4在氙灯光源下的温度变化图。
具体实施方式
[0026]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。纤维素纳米纤维CNF通常由机械制备法或化学氧化法制得，且均可以直接市购，以下实施例的CNF来源于闪思科
技有限公司。
[0027]以下实施例中，MXene的水分散液的浓度为2mg/mL，细胞粉碎机超声时间为15分钟，开3秒，停1秒，用到的纤维素纳米纤维CNF为市购(机械法制得)，涡旋振荡时间为10分钟，沸点低于水的水溶性有机溶剂为乙醇。
[0028]实施例1
[0029]一种本专利技术的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0030](1)称取60mg MXene和6mg金属Ga块体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将MXene分散于水中，加入金属Ga，先常温超声，然后在冰浴条件下超声，得到均匀的MXene@Ga的水分散液；(2)将纤维素纳米纤维CNF加入到MXene@Ga的水分散液中混合均匀，进行真空辅助抽滤，然后加入沸点低于水的水溶性有机溶剂继续真空抽滤，以进行溶剂交换，重复多次，待抽干有机溶剂，取下膜进行干燥，得到CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜。2.根据权利要求1所述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述MXene与金属Ga的质量比为2～10∶1，所述MXene分散于水中的浓度为1mg/mL～3mg/mL。3.根据权利要求1所述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述常温超声的时间为3min～5min，所述常温超声与在冰浴条件下超声的总时间为10min～20min，每超声3s～5s停1s～3s。4.根据权利要求1所述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述MX...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炜，刘奕奕，齐伟，胡胜，卢铃，曹浩，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：