本发明专利技术涉及一种具有强吸收、低反射的MXene基电磁屏蔽薄膜及其制备方法和应用。该MXene基电磁屏蔽薄膜的制备方法包括以下步骤：S1.通过HCl/LiF蚀刻剥离Ti<subgt;3</subgt;AlC<subgt;2</subgt;得到Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;纳米片，然后制备成Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;纳米片分散液；S2.将Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;纳米片分散液加到减压过滤装置中，启动减压过滤，然后将水溶性聚合物溶液添加到所述Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;纳米片分散液的液面上，抽干，即得所述MXene基电磁屏蔽薄膜。本发明专利技术的制备方法得到的MXene基电磁屏蔽薄膜，具有厚度小的特性，且在较低厚度的情况下，对太赫兹的通信频段具有低电磁反射率、高电磁吸收率，表现出轻质、超薄、高电磁屏蔽的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁屏蔽材料，更具体地，涉及一种具有强吸收、低反射的mxene基电磁屏蔽薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着通信技术和通信设备的发展，5g通信技术的通信频段已经逐步拓宽至50ghz以上，未来基于太赫兹(thz)技术的6g通信也将逐步走向成熟，然而高频无线电技术给人类生活带来极大便的同时其衍生的电磁干扰(emi)问题也会损害电子产品的稳定性甚至危害人类的健康。解决电磁干扰的主要途径是利用电磁屏蔽膜进行屏蔽。目前常用的电磁屏蔽材料比如金属类材料由于电导率优异、磁导率高等特点，具有良好的电磁屏蔽效能。但是，由于金属类材料表面阻抗的不匹配，入射电磁波在材料表面会大量反射，对器件本身产生干扰，造成二次污染问题。为解决这一问题，可以通过将材料设计成导电梯度结构来优化电磁波的阻抗匹配特性，导电梯度结构是指导电填料的含量在材料厚度方向上呈梯度增加或梯度减小的结构；导电梯度结构电磁屏蔽材料使得更多的电磁波入射到材料内部被吸收，减少表面反射，同时提高材料电磁波吸收性能。
2、例如，现有技术公开了一种具有导电梯度结构的mxene基电磁屏蔽复合膜及其制备方法，其利用逐层抽滤组装成膜的技术，获得了可控的梯度结构电磁屏蔽复合膜，在一定程度上减少了反射率，提高了电磁吸收性能，然而该方法需要制备n个(n≥3)导电组分浓度不同的前驱体溶液，并按顺序逐层组装，制备步骤繁琐；同时模压后的厚度较大(超过90μm)，且反射率仍较高，由此产生的电磁反射仍会带来一定的二次污染，难以满足电磁屏蔽膜轻质、超薄和高电磁屏蔽性能的实际需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有导电梯度结构的电磁屏薄膜制备过程繁琐、厚度大且反射率仍较高的缺陷或不足，提供一种具有强吸收、低反射的mxene基电磁屏蔽薄膜。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种具有强吸收、低反射的mxene基电磁屏蔽薄膜。
3、本专利技术的又一目的在于提供上述具有强吸收、低反射的mxene基电磁屏蔽薄膜在制备线缆、线路包覆膜、pcb屏蔽罩或汽车芯片电磁防护膜中的应用。
4、本专利技术的上述目的通过以下技术方案来实现：
5、一种具有强吸收、低反射的mxene基电磁屏蔽薄膜的制备方法，包括以下步骤：
6、s1.通过hcl/lif蚀刻剥离ti3alc2得到ti3c2tx纳米片，然后制备成ti3c2tx纳米片分散液；
7、s2.将ti3c2tx纳米片分散液加到减压过滤装置中，启动减压过滤，然后将水溶性聚合物溶液添加到所述ti3c2tx纳米片分散液的液面上，抽干，即得所述mxene基电磁屏蔽薄膜；
8、步骤s1所述ti3c2tx纳米片分散液的浓度为0.5～4mg/ml，具体可以为0.5mg/ml、1mg/ml、1.5mg/ml、2mg/ml、2.5mg/ml、3mg/ml、3.5mg/ml或4mg/ml；步骤s2所述水溶性聚合物溶液的浓度为5～50mg/ml，具体可以为5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml、20mg/ml、25mg/ml、30mg/ml、35mg/ml、40mg/ml、45mg/ml或50mg/ml。
9、步骤s2所述水性聚合物溶液的添加速度为10～50μl/min，具体可以为10μl/min、15μl/min、20μl/min、25μl/min、30μl/min、35μl/min、40μl/min、45μl/min或50μl/min。
10、本专利技术的专利技术人通过研究发现，通过hcl/lif蚀刻剥离ti3alc2得到ti3c2tx纳米片，ti3c2tx纳米片的表面含有氯原子、氟原子和羟基，然后以此ti3c2tx纳米片制成ti3c2tx纳米片分散液，对ti3c2tx纳米片分散液进行抽滤，同时调控ti3c2tx纳米片分散液和水溶性聚合物溶液的加入顺序、两者的浓度和水性聚合物溶液加的添加速度，可以得到具有导电梯度结构的mxene基电磁屏蔽薄膜。这是因为：在减压过滤过程中，ti3c2tx纳米片逐渐沉积；并且，一方面，在浓度和添加速度的影响下，水性聚合物溶液中的水性聚合物以浓度扩散的形式缓慢进入到ti3c2tx纳米片分散液中；另一方面，ti3c2tx纳米片的表面含有氯原子、氟原子和羟基可以与靠近下方的水性聚合物通过氢键作用形成结合，阻止上方的水性聚合物进一步下渗；两方面的作用使得水性聚合物从底部到顶部含量呈梯度变化(变大)，相应地，ti3c2tx纳米片从底部到顶部含量也呈梯度变化(变小)，从而得到具有导电梯度结构的mxene基电磁屏蔽薄膜。本专利技术的制备方法得到的mxene基电磁屏蔽薄膜具有厚度小的特性，且在较低厚度的情况下(51μm)，对太赫兹的通信频段具有低电磁反射率(12％以下)、高电磁吸收率(88％以上)，表现出轻质、超薄、高电磁屏蔽的性能。此外，本专利技术的制备方法得到的mxene基电磁屏蔽薄膜在吉赫兹波段范围也具有良好的电磁屏蔽性能，即在较宽频段内表现出良好的电磁屏蔽性能。
11、另外，本专利技术不需制备浓度不同的前驱体溶液并按顺序逐层组装，减少操作步骤，工艺简单。
12、优选地，通过hcl/lif蚀刻剥离ti3alc2得到ti3c2tx纳米片的具体过程为：首先，将1～2g lif粉末加入到20～30ml浓度为6～9mol/l hcl中，在30～35℃下搅拌30～60分钟。然后，加入1～2g ti3alc2进行蚀刻反应，反应20～24小时后，再进行离心、洗涤、干燥，得ti3c2tx纳米片。
13、优选地，步骤s1中所述ti3c2tx纳米片分散液的浓度为1～3mg/ml。
14、优选地，步骤s1中所述ti3c2tx纳米片分散液的分散剂为水。
15、优选地，步骤s1中所述水溶性聚合物溶液的浓度为10～20mg/ml。
16、优选地，步骤s1中所述水溶性聚合物溶液的溶剂为水。
17、优选地，步骤s2中所述ti3c2tx纳米片分散液的ti3c2tx纳米片与水溶性聚合物溶液的水性聚合物的质量比为1：(1～15)，具体可以为1:1、1:3、1:5、1:8、1:10、1:12或1:15。
18、优选地，步骤s2所述水溶性聚合物选自可溶性纤维素、海藻酸钠、聚乙烯醇或水性聚氨酯中的至少一种。
19、更为优选地，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素或羧甲基纤维素中的至少一种。
20、优选地，步骤s2中所述减压过滤的压力为2000～20000pa。
21、优选地，步骤s2中所述减压过滤的滤膜的孔径0.1～1.2μm。
22、优选地，步骤s2中所述水性聚合物溶液的添加速度为20～35μl/min。
23、优选地，所述抽干后还包括干燥的步骤。
24、一种具有强吸收、低反射的mxene基电磁屏蔽薄膜，由上述制备方法制备得到。
25、一种具有强吸收、低反射的mxene基电磁屏蔽薄膜在制备线缆、线路包覆薄膜、pcb屏本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种具有强吸收、低反射的MXene基电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1中所述Ti3C2Tx纳米片分散液的浓度为1～3mg/mL。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1中所述水溶性聚合物溶液的浓度为10～50mg/mL。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2中所述Ti3C2Tx纳米片分散液的Ti3C2Tx纳米片与聚合物溶液的水溶性聚合物的质量比为1：(1～15)。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2所述水溶性聚合物选自可溶性纤维素、海藻酸钠、聚乙烯醇或水性聚氨酯中任一种。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2中所述减压过滤的压力为2000～20000Pa。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2中所述减压过滤的滤膜的孔径为0.1～1.2μm。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2中所述水溶性聚合物溶液的添加速度为20～35μL/min。
9.一种具有强吸收、低反射的MXene基电磁屏蔽薄膜，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到。
10.一种具有强吸收、低反射的MXene基电磁屏蔽薄膜在制备线缆、线路包覆膜、PCB屏蔽罩或汽车芯片电磁防护膜中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种具有强吸收、低反射的mxene基电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤s1中所述ti3c2tx纳米片分散液的浓度为1～3mg/ml。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤s1中所述水溶性聚合物溶液的浓度为10～50mg/ml。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤s2中所述ti3c2tx纳米片分散液的ti3c2tx纳米片与聚合物溶液的水溶性聚合物的质量比为1：(1～15)。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤s2所述水溶性聚合物选自可溶性纤维素、海藻酸钠、聚乙烯醇或水...
【专利技术属性】
技术研发人员：桂许春，刘学斌，杨少钿，黄炜强，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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