一种电磁屏蔽材料、复合材料、织物及其用途制造技术

本发明专利技术公开了一种电磁屏蔽材料、复合材料、织物及其用途，其中该电磁屏蔽材料中包含有MXene纳米卷，该MXene纳米卷为具有一维中空卷结构的MXene材料，将其作为电磁屏蔽材料表现优异的电磁屏蔽性能，主要原因在于：MXene纳米卷的中空管状结构，入射后的电磁波在管状结构中多次反射和吸收；其次，一维结构能够提升薄膜的电导率，电导率的提高对于电磁屏蔽性能又有促进作用，两个方面的作用叠加，实现了MXene纳米卷膜的高性能的电磁屏蔽性能。MXene纳米卷膜的高性能的电磁屏蔽性能。MXene纳米卷膜的高性能的电磁屏蔽性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁屏蔽材料、复合材料、织物及其用途


[0001]本专利技术是属于电磁屏蔽领域，特别是关于一种电磁屏蔽材料、复合材料、织物及其用途。

技术介绍

[0002]电子产品和设备的普及应用极大的便利了人们的生活和生产，但是随之也会产生大量的电磁辐射，造成严重的电磁污染和危害，从而引起一系列的社会和环境问题。电子设备工作的理想状态是既不会受到外界电磁波的干扰，使电子产品的信号保真、稳定，同时也不会产生对人体和其他外界设备有害的电磁波污染，因此就需要设法阻断电磁波的传播，即电磁屏蔽技术。能够对电磁波进行反射和吸收，从而降低电磁波的透射率，实现屏蔽外界电磁波干扰和阻断自身电磁波辐射的材料即为电磁屏蔽材料。
[0003]一种材料的电磁屏蔽性能可以用电磁屏蔽效能来衡量，其定义为电磁波的透射强度和入射强度比值的对数函数。电磁屏蔽效能越高，说明电磁波的透射强度越低，材料的电磁屏蔽性能越好。传统的电磁屏蔽材料以金属为主，如铜、铝等，但是由于金属具有密度较大、加工困难、耐腐蚀性差等缺点，从而极大的限制了其应用范围；而以石墨烯、MXenes为代表的二维材料由于具有高电导率、比表面积大、机械性能好等优点，成为目前公认的新型电磁屏蔽材料。
[0004]但是，目前报道的石墨烯电磁屏蔽材料都需要进行高温石墨化处理，制备过程较为复杂，周期长，成本高，在实际应用方面还存在很大的障碍；而片层状的 MXenes材料由于容易团聚，且在成膜的过程中容易出现片层堆积，从而降低电导率，影响电磁屏蔽效果；而碳纳米管材料虽然具有优良的导电性，作为填料可显著提高电磁屏蔽效能，但是由于其容易团聚，导致分散不均匀，从而影响电磁屏蔽效能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于第一方面提供一种MXene纳米卷作为电磁屏蔽材料的用途，该MXene纳米卷为具有一维中空卷结构的MXene材料。
[0006]本专利技术第二方面提供一种电池屏蔽材料，其包含上述的MXene纳米卷。
[0007]在一些实施方式中，上述MXene纳米卷的化学式表示为M
n+1
X
n
T
x
，其中， M选自过渡金属元素中的一种或多种，X选自碳、氮或硼元素中的一种、两种或三种，n为1、2、3或4之间，T
x
为官能团。
[0008]在一些实施方式中，上述M包括：Ti、V、Nb、Cr、Ta、Hf、Mo、W、Fe、 Mn、Y或Sc元素中的一种、两种或多种；和/或，T
x
为官能团，所述官能团包括：第六主族和/或第七主族的元素。
[0009]在一些实施方式中，上述中空卷结构由二维MXene材料卷曲形成；和/或，所述MXene纳米卷两端开口；和/或，所述MXene纳米卷的一维结构为直线型；和/或，所述中空卷结构由单片和/或单层的二维MXene材料卷曲形成。
[0010]在一些实施方式中，上述MXene纳米卷的管壁的厚度介于0.3nm至50nm；和/或，所
述MXene纳米卷的长度介于0.1μm至100μm；和/或，所述MXene 纳米卷的管径介于10nm至200nm。
[0011]在一些实施方式中，上述电磁屏蔽材料中还包括有二维材料；和/或，上述电磁屏蔽材料还包括有一维材料；和/或，上述电磁屏蔽材料还包括有零维材料。
[0012]在一些实施方式中，上述二维材料选自二维MXene材料、石墨烯、石墨片中的一种或多种；上述一维材料选自碳纳米管、石墨烯卷、或金属线中的一种或多种；上述零维材料为炭材料和/或金属纳米颗粒。
[0013]本专利技术第三方面提供一种电磁屏蔽复合材料，其中含有上述电磁屏蔽材料和基体材料，上述电磁屏蔽材料分散于基体材料中；或，上述电磁屏蔽材料为薄膜或涂层，分布于基体材料的表面。
[0014]本专利技术第四方面提供一种电磁屏蔽织物，含有上述的电磁屏蔽材料。
[0015]本专利技术第五方面提供一种上述的电磁屏蔽材料；或，上述的电磁屏蔽复合材料；或，上述的电磁屏蔽织物在通讯设备、电脑、储能电站、电动汽车、无人飞机中的应用。
[0016]本专利技术的MXene纳米卷作为电磁屏蔽材料，表现优异的电磁屏蔽性能，主要原因在于：MXene纳米卷的中空管状结构，入射后的电磁波在管状结构中多次反射和吸收；其次，一维结构能够提升薄膜的电导率，电导率的提高对于电磁屏蔽性能又有促进作用，两个方面的作用叠加，实现了MXene纳米卷膜的高性能的电磁屏蔽性能。
[0017]除此之外，制备的MXene纳米卷材可以实现宏量制备且单分散，对于制成电磁屏蔽膜来说，MXene纳米卷在成膜过程中不会出现片层堆积，避免了团聚现象对电磁屏蔽的影响，从而极大的提高了电磁屏蔽膜的电导率和电磁屏蔽性能。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例1中MAX相材料和二维MXene材料的XRD谱图(a)； MAX相材料(b)和刻蚀物(c，d)的SEM照片；
[0019]图2为本专利技术实施例1正离子对试剂的质量浓度为1wt.％(a)、5wt.％(b)、 10wt.％(c)、20wt.％(d)并施加搅拌得到的样品的SEM照片；
[0020]图3本专利技术实施例1中正离子对试剂的质量浓度20wt.％但未施加搅拌得到的样品的SEM照片；
[0021]图4为本专利技术实施例1中得到的MXene纳米卷的TEM照片(a)，管径分布统计(b)；
[0022]图5为本专利技术实施例1中不同倍率下的MXene纳米卷的TEM照片(a和b)，及HRTEM照片(c和d)；
[0023]图6为本专利技术实施例1中MXene纳米卷的元素分布图；
[0024]图7为本专利技术实施例2中MAX相材料和二维MXene材料的XRD谱图(a)； MAX相材料(b)和二维MXene材料(c)的SEM照片；
[0025]图8为本专利技术实施例2中得到的MXene纳米卷的TEM照片(a)，管径分布统计(b)；
[0026]图9为本专利技术实施例2中MXene纳米卷的TEM照片(a)，及不同倍率下的HRTEM照片(b和c)，元素分布照片(e～j)；
[0027]图10为本专利技术实施例3中MAX相材料和二维MXene材料的XRD谱图(a)； MAX相材料(b)和二维MXene材料(c)的SEM照片；
[0028]图11为本专利技术实施例3中二维MXene材料在搅拌时间为1min(a)、10min (b)和30min(c)下的SEM照片；
[0029]图12为本专利技术实施例4中V2AlC和V2CT
x
的XRD谱图(a)、V2AlC的SEM 照片(b)、MXene纳米卷的SEM(c)、TEM(d)和HRTEM(e)照片；
[0030]图13为本专利技术实施例5中MXene纳米卷膜的照片(a)、不同放大倍率下截面SEM照片(b，c)；MXene纳米片膜的照片(d)、不同放大倍率下截面SEM 照片(e，f)；
[0031]图14为本专利技术实施例5中MXene纳米卷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池屏蔽材料，其特征在于，所述电池屏蔽材料中含有MXene纳米卷，所述MXene纳米卷为具有一维中空卷结构的MXene材料。2.如权利要求1所述的电磁屏蔽材料，其特征在于，所述MXene纳米卷的化学式表示为M
n+1
X
n
T
x
，其中，M选自过渡金属元素中的一种或多种，X选自碳、氮或硼元素中的一种、两种或三种，n为1、2、3或4之间，T
x
为官能团。3.如权利要求2所述的电磁屏蔽材料，其特征在于，所述M包括：Ti、V、Nb、Cr、Ta、Hf、Mo、W、Fe、Mn、Y或Sc元素中的一种、两种或多种；和/或，T
x
为官能团，所述官能团包括：第六主族和/或第七主族的元素。4.如权利要求1所述的电磁屏蔽材料，其特征在于，所述中空卷结构由二维MXene材料卷曲形成；和/或，所述MXene纳米卷两端开口；和/或，所述MXene纳米卷的一维结构为直线型；和/或，所述中空卷结构由单片和/或单层的二维MXene材料卷曲形成。5.如权利要求1至4中任一项所述的电磁屏蔽材料，其特征在于，所述MXene纳米卷的管壁的厚度介于0.3nm至50nm；和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树斌，赵麒，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：