本发明专利技术属于新材料技术领域，公开了一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜及其制备方法与应用，所述复合薄膜由聚酰胺酸纳米纤维膜依次在硝酸银溶液和MXene溶液浸泡后，热酰胺化制备得到。本发明专利技术制备得薄膜具有良好的柔性并且在极端环境下具有稳定的电磁屏蔽性能和力学性能，同时展现出多功能性，例如：光热转换性能和抑菌性能，在航空航天、可穿戴领域具有巨大的应用前景。具有巨大的应用前景。具有巨大的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于新材料
，具体涉及一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]随着通信设备、电子产品和微波技术的发展和普及，射频设备的功率呈指数级增长，这使得电磁污染问题日益恶化。电磁干扰(EMI)和辐射问题不仅影响电子设备的正常运行，而且危害人体健康。金属基EMI屏蔽材料具有密度高、易腐蚀等缺点，在实际场所无法作为理想的EMI屏蔽产品使用。
[0003]聚合物具有重量轻、柔韧性好、耐腐蚀等特点，与导电材料或磁性纳米材料共混制备的聚合物EMI屏蔽材料可有效屏蔽电磁波。静电纺丝是制备柔性纳米纤维毡的重要技术，在纤维表面负载纳米粒子是制备高性能柔性薄膜的有效方法。然而，在纤维表面加载亲水纳米材料时需要对高分子材料进行表面改性，这增加了工艺的繁琐性。而且，大多数聚合物在高温下易分解，在低温下易脆，无法满足特殊场所、航空航天等领域的需求，如消防、外星探测器。
[0004]为此，能够提供一种制备方法简单，可折叠可弯曲，可以应用于极端环境的柔性电磁屏蔽材料是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜及其制备方法与应用，本专利技术制备得薄膜具有良好的柔性并且在极端环境下具有稳定的电磁屏蔽性能和力学性能，同时展现出多功能性，例如：光热转换性能和抑菌性能，在航空航天、可穿戴领域具有巨大的应用前景。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜，所述复合薄膜由MXene和银纳米颗粒包裹聚酰亚胺纤维组成。
[0008]上述所述的一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜的制备方法，所述复合薄膜由聚酰胺酸纳米纤维膜依次在硝酸银溶液和MXene溶液浸泡后，热酰胺化制备得到。
[0009]本专利技术在聚酰亚胺纳米纤维上通过自还原设计并制备了一种杂化结构复合薄膜，Ag
+
被Ti3C2T
x
MXene还原为银颗粒，过量的MXene纳米薄片可以包裹和连接AgNPs，在纳米纤维表面形成连续的导电网络；PI
‑
MXene
‑
AgNPs复合薄膜在X波段具有优异的EMI屏蔽性能，得益于聚酰亚胺基体的存在，PI
‑
MXene
‑
AgNPs薄膜在极端环境下也展现出稳定EMI屏蔽性能；此外，由于MXene和AgNPs的负载，PI
‑
MXene
‑
AgNPs薄膜具有良好的光热转换和抗菌性能。
[0010]优选的，所述聚酰胺酸纳米纤维膜是将聚酰胺酸溶液通过静电纺丝法制备。
[0011]优选的，所述静电纺丝法的参数为：纺丝速度为0.3
‑
2mL/h，纺丝电压为12
‑
20kV，距离为10
‑
20cm，空气湿度为10％
‑
80％，纺丝时间为3
‑
20h，通过该方法制备的纳米纤维直径可以在400
‑
1000nm之间。
[0012]优选的，所述聚酰胺酸溶液由二酐和二胺缩聚得到。
[0013]优选的，所述聚酰胺酸溶液的制备方法为：将二胺溶解在非质子极性溶剂后，在冰浴中加入二酐搅拌反应4
‑
8h得到聚酰胺酸溶液。
[0014]优选的，所述二酐包括均苯四甲酸二酐(PMDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)、二苯甲酮四甲酸二酐(BPDA)、4,4'
‑
氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)中的至少一种；所述二胺包括4,4'
‑
二氨基二苯醚(ODA)、对苯二胺(PDA)中的至少一种。
[0015]优选的，所述二胺和所述二酐的摩尔比为1：1。
[0016]优选的，所述非质子型极性溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMAc)、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)中的至少一种。
[0017]优选的，所述硝酸银溶液的浓度为0.25
‑
2.5mg/mL，MXene溶液浓度为1
‑
10mg/mL，通过控制硝酸银溶液和MXene溶液的比例，可以得到不同银粒子和MXene比例的复合薄膜。
[0018]优选的，所述浸泡的时间均为2
‑
20min，通过聚酰胺酸良好的亲水性使得纤维膜在短时间浸泡下均可达到较高的负载量。
[0019]优选的，所述浸泡循环1
‑
3次，通过增加浸泡次数可以提高MXene和AgNPs在纳米纤维表面的负载量。
[0020]优选的，所述热酰亚胺化反应的温度为280
‑
350℃，反应时间为2
‑
10h；热酰亚胺化一方面可以使聚酰胺酸脱水环化成聚酰亚胺，另一方面可以去除MXene层间的水分子，提高复合薄膜的导电性。
[0021]优选的，所述热酰亚胺化升温速度为1℃/min，在80℃，120℃，180℃，250℃，300℃，350℃分别保温30
‑
50min。
[0022]优选的，所述MXene溶液的制备方法为：在盐酸/氟化锂的混合溶液中加入Ti3AlC2粉末进行刻蚀，超声离心后得到MXene溶液。
[0023]上述所述的复合薄膜或上述所述的制备方法制备的复合薄膜在屏蔽电磁波中的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]本专利技术提供了一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜及其制备方法与应用，本专利技术制备得薄膜具有良好的柔性并且在极端环境下具有稳定的电磁屏蔽性能和力学性能，同时展现出多功能性，例如：光热转换性能和抑菌性能，在航空航天、可穿戴领域具有巨大的应用前景。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术是实施例1制备的PI
‑
MXene
‑
AgNPs复合薄膜的扫描电镜图；
[0028]图2为本专利技术是实施例1制备的PI
‑
MXene
‑
AgNPs复合薄膜的柔性展示效果图；
[0029]图3为本专利技术是实施例制备的PI
‑
MXene
‑
AgNPs复合薄膜在不同厚度时的电磁屏蔽值测试图；
[0030]图4为本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜由MXene和银纳米颗粒包裹聚酰亚胺纤维组成。2.根据权利要求1所述的一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述复合薄膜由聚酰胺酸纳米纤维膜依次在硝酸银溶液和MXene溶液浸泡后，热酰胺化制备得到。3.根据权利要求2所述的一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸纳米纤维膜是将聚酰胺酸溶液通过静电纺丝法制备。4.根据权利要求3所述的一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝法的参数为：纺丝速度为0.3
‑
2mL/h，纺丝电压为12
‑
20kV，距离为10
‑
20cm，空气湿度为10％
‑
80％，纺丝时间为3
‑
20h。5.根据权利要求3所述的一种柔性聚酰亚胺/MXene/银纳米颗粒复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸溶液的制备方法为：将二胺溶解在非质子极性溶剂后，在冰浴中加入二酐搅拌反应4
‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊涛，张珊，王广胜，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。