[发明专利]一种Co-CNTs/碳纤维复合电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Co‑CNTs/碳纤维复合电磁屏蔽材料，所述复合电磁屏蔽材料具有三维连通网络结构，所述复合电磁屏蔽材料由碳纤维、生长在碳纤维表面的碳纳米管以及嵌入在碳纳米管管壁内部或管壁外表面的钴纳米颗粒组成。本发明还公开了上述Co‑CNTs/碳纤维复合电磁屏蔽材料的制备方法。本发明Co‑CNTs/碳纤维复合电磁吸波剂具有三维连通网络结构，三维连通网络结构提供了感应电流的传输途径，高温煅烧生成的CNTs进一步提升了复合物的电导率，增强了电磁波的表面反射；镶嵌的钴纳米颗粒引入了磁损耗机制，有利于电磁波衰减，从而本发明Co‑CNTs/碳纤维复合电磁屏蔽材料表现出优异的电磁屏蔽性能。

技术领域

本发明涉及一种Co-CNTs/碳纤维复合电磁屏蔽材料，还涉及上述Co-CNTs/碳纤维复合电磁屏蔽材料的制备方法，属于屏蔽材料技术领域。

背景技术

现代计算机及各种电子通讯技术的快速发展为人类生活带来了巨大的便利和舒适，但与此同时也带来了严重的电磁辐射。电磁辐射不仅会危害身体健康还会严重干扰电子产品的正常工作。目前，采取电磁屏蔽措施尽量减少电磁辐射对仪器设备的干扰，并使人体处于安全辐射范围，被认为是控制污染有效的方法之一。因此，研究探索高性能的电磁屏蔽材料显得尤为重要。相比于传统的金属系电磁屏蔽材料，碳基复合材料具有质量轻、耐腐蚀、易加工、导电性高等优点，发展成为主流的屏蔽材料之一，受到了广泛的关注。

近年研究发现，碳纳米管作为众多碳系材料中的一员，由于其独特的一维结构、较高的电子传输能力，较大的纵横比使其在电磁波屏蔽应用中具有良好的应用前景。尤其，将碳纳米管分散在聚合物基质中制备高性能的电磁屏蔽材料是目前研究的热点。除碳纳米管的尺寸和形貌对复合物屏蔽效能影响之外，碳纳米管在聚合物中的分散度是影响屏蔽效能的关键因素。例如，韩国汉阳大学Kang课题组通过阴离子聚合融化过程将多壁碳纳米管分散在聚酰胺-6聚合物中，其最佳屏蔽效能可达到29dB。(Jang，J.；Lee，H.S.；Kim，J.W.；Kim，S.Y.；Kim，S.H.；Hwang，I.；Kang，B.J.；Kang，M.K.；Facile and cost-effective strategyfor fabrication of polyamide 6 wrapped multi-walled carbon nanotube viaanionic melt polymerization of ε-caprolactam，Chem.Eng.J.373(2019)251-258).新加坡国立大学He等人通过原位聚合方法制备了碳纳米管聚苯胺柔性电磁屏蔽薄膜。最强屏蔽性能高达7.5×104dB cm²g^-1。(Li，H.；Lu，X.；Yuan，D.；Sun，J.；Erden，F.；Wang，F.；He，C.；Lightweight flexible carbon nanotube/polyaniline films with outstandingEMI shielding properties，J.Mater.Chem.C 5(2017)8694-8698)。然而现有技术依然存在这诸多不足：1.较强的范德华力作用容易导致碳纳米管在聚合物中团聚，限制其导电性的提高，进而获得有限的电磁屏蔽性能。2.成本较高，产率低，不适宜大规模工业化生产。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种Co-CNTs/碳纤维复合电磁屏蔽材料，该复合电磁屏蔽材料通过碳纤维搭建成三维连通网络结构，碳纳米管纵向生长在碳纤维表面，以碳纤维为碳纳米管的生长基体有效防止了碳纳米管的团聚现象。

本发明还要解决的技术问题是提供上述Co-CNTs/碳纤维复合电磁屏蔽材料的制备方法，该制备方法能够制备出具有三维连通网络结构的碳基复合电磁屏蔽材料，且制备工艺简单、成本低，能够适用于工业化大规模生产。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：