【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁屏蔽材料制备，涉及一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着超大规模集成电路、大功率电子器件和高集成电子设备的快速发展，人们对电子设备高速运行的需求使电子元器件正向轻量化、微型化、集成化方向发展。不同电子设备运行中产生的电磁辐射和电磁干扰已渗透到国防建设、国民经济和人们生活的方方面面，严重影响电子设备的正常运行和信息的安全传递。为了减少或抑制电磁辐射的影响，研究人员对电磁干扰(emi)屏蔽领域进行了深入研究与探索。
2、传统金属材料虽然具有高效的电磁干扰屏蔽能力，但较高的密度和难于加工限制了其在电磁干扰屏蔽中的应用。过渡金属碳化物或氮化物(mxenes)是一种新型的二维(2d)纳米材料，具有导电性好、密度低、比表面积大以及易于加工等特性，这使得mxene在emi屏蔽领域具有巨大潜力，但mxene容易氧化，导致材料的电磁屏蔽寿命较短，且现有技术中的电磁屏蔽以反射为主，会造成环境的二次污染，限制了mxene作为电磁屏蔽材料的广泛应用。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜及其制备方法和应用，从而解决现有技术中mxene作为电磁屏蔽材料时，容易被氧化，电磁屏蔽以反射过程为主，会造成环境的二次污染，电磁屏蔽性能差的技术问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽
4、s1：将mxene纳米片加入聚甲基丙烯酸甲酯微球的水分散液中，搅拌后，制得mxene/pmma复合微球；
5、s2：采用芳纶纳米纤维与所述mxene/pmma复合微球制备(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜，所述(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜为三明治结构；
6、s3、对所述(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜进行热压成型，并经过高温热处理后，制得所述多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜。
7、优选的，步骤s1中，mxene纳米片与聚甲基丙烯酸甲酯微球的质量比为(1～2):(1～4)。
8、优选的，所述芳纶纳米纤维的直径为30～60nm。
9、优选的，在采用芳纶纳米纤维与所述mxene/pmma复合微球制备(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜过程中，首先将芳纶纳米纤维分散于水中，得到芳纶纳米纤维水分散液，然后利用逐层真空辅助过滤的方法制备(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜。
10、优选的，所述芳纶纳米纤维的水分散液浓度为1～2mg/ml。
11、优选的，通过分批抽滤制备(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维夹层复合薄膜。
12、优选的，步骤s3中，热压成型的温度为60～85℃，压力为5～10mpa。
13、优选的，步骤s3中，在氮气气氛下进行高温热处理，处理温度为425～525℃，时间为30min～1h。
14、一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜，通过上述的方法制得。
15、上述的一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜在电磁屏蔽领域的应用。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
17、本专利技术公开一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，将mxene纳米片加入聚甲基丙烯酸甲酯微球(pmma)的水分散液中，搅拌后，制得mxene/pmma复合微球；采用芳纶纳米纤维与所述mxene/pmma复合微球制备(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜，所述(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜为三明治结构；对(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜进行热压成型，并经过高温热处理后，制得所述多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜。该过程中芳纶纳米纤维(anfs)由于具有强链间相互作用，例如氢键，π-π堆叠和范德华力，而具有优异的机械性能，同时结合其高比表面积可有效增强mxene的力学强度。另外，在制备过程中，芳纶纳米纤维作为上下层，mxene作为中间层，位于中间层的mxene不易被氧化，稳定性较好，使mxene发挥高电磁屏蔽性能的同时保持长期稳定性，构建了具有良好结构稳定性的三明治状(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜，再利用热压成型进一步促进复合薄膜紧密结合，最后在氮气气氛下利用高温热处理去除掉硬模板pmma微球，得到中空结构的mxene，该结构的设计有效改善了电磁波在材料中的消散路径，提高其在材料内部的吸收损耗，减少电磁波在材料表面的反射，从而减少电磁波对环境的二次污染。该方法具有操作简单、设计合理、高效、适用范围广且环境友好的优点，可以有效提高mxene的力学性能以及电磁屏蔽性能。
18、进一步的，步骤s1中，mxene纳米片与聚甲基丙烯酸甲酯微球的质量比为(1～2):(1～4)，可使mxene纳米片充分包裹在聚甲基丙烯酸甲酯微球表面，最终得到具有良好电磁屏蔽性能的中空mxene结构。
19、进一步的，所述芳纶纳米纤维的直径为30～60nm，有效实现对于mxene夹层的支撑。
20、进一步的，芳纶纳米纤维水分散液的浓度为1～2mg/ml，可得到均匀分布的芳纶纳米纤维层。
21、进一步的，通过分批抽滤制备(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维夹层复合薄膜，其中芳纶纳米纤维作为上下层用于提供mxene中空结构的支撑以及避免mxene被氧化。
22、进一步的，步骤s3中，热压成型的温度为60～85℃，压力为5～10mpa，热压可以使复合薄膜更加有效紧密的结合，该条件可使得复合薄膜层与层之间最大程度地有效结合且不破坏复合薄膜的完整导电网络。
23、进一步的，步骤s3中，在氮气气氛下进行所述高温热处理，所述高温热处理的温度为425～525℃，时间为30min～1h，氮气气氛下进行所述高温热处理可以确保mxene不被氧化，同时高温热处理的温度为425～525℃，时间为30min～1h，可以在不影响mxene和芳纶纳米纤维的前提下，使pmma完全去除。
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1.一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，MXene纳米片与聚甲基丙烯酸甲酯微球的质量比为(1～2):(1～4)。
3.根据权利要求1所述的一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述芳纶纳米纤维的直径为30～60nm。
4.根据权利要求1所述的一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，在采用芳纶纳米纤维与所述MXene/PMMA复合微球制备(MXene/PMMA复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜过程中，首先将芳纶纳米纤维分散于水中，得到芳纶纳米纤维水分散液，然后利用逐层真空辅助过滤法制备所述(MXene/PMMA复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜。
5.根据权利要求4所述的一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述芳纶纳米纤维的水分散液浓度为1～2mg/mL。>
6.根据权利要求4所述的一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，通过分批抽滤制备(MXene/PMMA复合微球)/芳纶纳米纤维夹层复合薄膜。
7.根据权利要求1所述的一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，热压成型的温度为60～85℃，压力为5～10MPa。
8.根据权利要求1所述的一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，在氮气气氛下进行高温热处理，处理温度为425～525℃，时间为30min～1h。
9.一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，通过权利要求1～8中任意一项所述的方法制得。
10.权利要求9中所述的一种多孔中空MXene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜在电磁屏蔽领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤s1中，mxene纳米片与聚甲基丙烯酸甲酯微球的质量比为(1～2):(1～4)。
3.根据权利要求1所述的一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述芳纶纳米纤维的直径为30～60nm。
4.根据权利要求1所述的一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，在采用芳纶纳米纤维与所述mxene/pmma复合微球制备(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜过程中，首先将芳纶纳米纤维分散于水中，得到芳纶纳米纤维水分散液，然后利用逐层真空辅助过滤法制备所述(mxene/pmma复合微球)/芳纶纳米纤维复合薄膜。
5.根据权利要求4所述的一种多孔中空mxene/芳纶纳米纤维电磁...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢璠，刘巧玲，陆赵情，代曦怡，魏海涛，刘涛，尚玉轩，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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