[发明专利]泡沫金属-碳纳米管复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种泡沫金属-碳纳米管复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科技的快速发展，电子产品在各行各业得到广泛的应用，由此产生的电磁辐射污染问题日益严重，一方面电磁波产生电磁辐射影响人的身体健康，干扰周围的电子仪器。另一方面电磁波产生的电磁干涉会造成计算机等仪器的电磁信息泄漏，威胁信息安全。特别是应用广泛的电视信号传输，通信微波中转系统，雷达的X频段（8.2~12.4GHz）内的电磁波，解决其辐射及干扰问题变得尤为重要和迫切。防止电磁波辐射造成干扰和泄漏已成为当今重要课题，电磁屏蔽是抗电磁干扰、治理电磁污染的有效手段，采用具有电磁屏蔽性能的结构功能材料是主要的解决方法之一。

金属板是最早使用的电磁屏蔽材料之一，其电磁屏蔽效能较高，但是由于本身比较笨重，不能透气散热，并且耐腐蚀性较差限制了其使用范围。多孔泡沫金属较金属板具有较轻质量，较高比表面积，较好的导热导电性受到研究者的广泛关注，并且三维连通的多孔结构使得电磁波入射到孔洞中时产生反射和散射损耗，在一定波段内其相比于金属板电磁屏蔽效能并没有变差。而目前国内对于多孔泡沫金属用于电磁屏蔽材料的研究较为缺乏，有必要对其进行系统的功能化应用研究。碳纳米管的管状结构及小尺寸效应等结构上的特点使得其在宽频带具有电磁波吸收特性。目前对于碳纳米管电磁屏蔽效能的研究比较多，由于碳纳米管不具有磁性，其屏蔽效能主要依靠碳系材料的导电性和纳米结构的高比表面积，中国专利CN102153862A公开了一种聚苯胺/碳纳米管复合电磁屏蔽材料，该材料在8~12GHz频段内电磁屏蔽效能在2~7dB范围内。将碳纳米管与金属材料进行复合是提高其电磁屏蔽效能的有效方法，中国专利CN101979708A公开了一种碳纳米管镀银丙烯酸系电磁屏蔽涂料，该材料在3.95~5.85GHz频率范围内电磁屏蔽效能均可高于13dB。中国专利CN102391830A公开了一种铁氧体-碳纳米管复合材料，该复合材料在低温下仍可保持良好的电导率和吸波效能。中国专利CN102924717A公开了一种DBSA修饰的锰铜钴铁氧体填充的碳纳米管-聚吡咯复合吸波材料，该复合材料在2~18GHz频率范围内具有较好的吸波效能，其最小反射损失值可达-40~-50dB.但所举例子的电磁屏蔽材料均以二维的结构为主，相比于三维的透气网络，在比表面积和吸波效能上都略逊一筹，而且目前对碳纳米管与金属复合制备碳纳米管金属复合材料研究较多，其制备方法可以包括利用化学气相沉积（CVD）在泡沫金属基底上直接生长碳纳米管，或是制作碳纳米管溶液通过喷涂方法附着在金属基底上。CVD方法价格昂贵、仪器操作复杂；而喷涂方法效果不佳限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泡沫金属-碳纳米管复合材料及其制备方法。将具有轻质、高比表面积、高传导的泡沫金属与具有结构尺寸优势的碳纳米管相结合制备泡沫金属-碳纳米管复合材料，通过二者界面的协同效应使得该复合材料具有较高的电磁屏蔽效能。

一种泡沫金属-碳纳米管复合材料，其特征在于包括一个泡沫金属基底和泡沫金属基底上的碳纳米管膜层，所述的碳纳米管膜厚度为0.1~10μm，所述的碳纳米管膜层由碳纳米管组成。

一种泡沫金属-碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）、清洗泡沫金属基底，去除表面氧化物，水洗净吹干备用；（2）、改性碳纳米管：将碳纳米管和电解质加入有机溶剂中的得到混合电解液，超声1~5h，混合电解液中碳纳米管的浓度为0.1~0.6mg/ml，混合电解液中电解质与碳纳米管的质量比为1:1~2:1；（3）、电泳沉积：以铂电极做阳极，以泡沫金属做阴极，放入上述混合电解液中接通直流电源，阴阳两极的平行间距为1~3cm，电压80~160V，沉积时间30~60min，取出阴极材料，干燥，得到泡沫金属-碳纳米管复合材料。

有益效果