[发明专利]一种轻质多孔MXene基复合薄膜电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质多孔MXene基复合薄膜电磁屏蔽材料及其制备方法，属于薄膜电磁屏蔽材料及其制备技术领域。本发明通过将通过阳离子表面改性剂改性后的MXene与氧化石墨烯以静电相互作用力为驱动力实现MXene与氧化石墨烯的自组装，再通过流延成膜，高温退火得到具有超高比效能的轻质多孔MXene基复合电磁屏蔽材料。本发明所制备得到的复合薄膜材料具有优异的电磁屏蔽效能和比效能，在厚度仅有15μm时，添加5wt％氧化石墨烯获得的多孔MXene基复合薄膜能够在整个X波段都保持49dB以上的电磁屏蔽效能。该制备过程简单易操作，有望应用于航空航天、军事装备、微型电子设备、民用电器等领域。

技术领域

本发明涉及一种轻质多孔MXene基复合薄膜电磁屏蔽材料及其制备方法，属于薄膜电磁屏蔽材料及其制备技术领域。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，电子设备在日常生活中的应用也逐渐增多，电子设备在给人类生活带来便利的同时，也带来了一系列电磁干扰等问题，因此，迫切需要一种轻质高效的电磁屏蔽薄膜材料。

电磁屏蔽材料作为一种以在材料外部的反射损耗和材料内部的吸收损耗方式对入射电磁波进行有效隔离的功能防护材料，在电磁防护领域获得了广泛的应用。同时，随着电子元器件的小型化和高度集成化程度越来越高，也使得电气设备中电磁泄露和干扰问题日益突出。因此，人们对于电磁屏蔽材料提出了更高的性能要求，要求其兼具薄、轻、宽、强的特性。MXene以其超高的电导率、易加工性能和低成本等特点正逐渐成为一类极具竞争优势的电磁屏蔽材料而受到广泛的关注。然而，对于常规密堆积结构的纯MXene薄膜材料来说，当入射电磁波(Electromagneticwave,EW)进入材料内部时，内部多重散射/反射较少，无法实现对进入材料内部电磁波进行有效的衰减。除此之外，传统的MXene薄膜材料因其结构中含有大量的极性官能团(-OH,-F,-O-等)使其稳定性较差，不利于在正常环境下应用，长时间暴露在空气中MXene极易发生氧化，导致导电性变差，使得电磁屏蔽性能快速衰退，严重影响电磁屏蔽材料的耐久性。

发明内容

【技术问题】

纯MXene薄膜由于内部密实不含孔结构，密度较大的同时也致使电磁波在材料内部发生的多重散射/反射损耗较少，从而不利于电磁屏蔽效能的提升，另外由于MXene在空气条件下容易发生氧化，也导致其电导率的下降，使得电磁屏蔽性能的降低。然而通过加入发泡剂等来辅助构造MXene内部孔结构，往往由于分散性等问题使其孔结构不均匀，同时也会对MXene的导电性与稳定性产生一定的影响。

【技术方案】

为解决上述问题，本发明提供了一种轻质多孔MXene基复合薄膜电磁屏蔽材料及其制备方法，目的在于克服当下MXene薄膜内部密实，不利于电磁波在薄膜材料内部进行多重散射/反射，从而造成在薄膜内部对电磁波的吸收较的等缺点，同时，高温退火处理能够对MXene表面基团进行有效去除，从而达到提升MXene稳定性，增加电磁屏蔽材料耐久性的目的。

具体的，本发明首先提供了一种轻质多孔MXene基复合薄膜电磁屏蔽材料的制备方法，所述方法包括：

(1)制备MXene/GO分散液：将MXene和GO分别分散在水中得到MXene和GO的分散液，在MXene分散液中加入阳离子表面改性剂经高速离心洗涤去除多余阳离子表面改性剂后，制备得到的带正电的MXene分散液，将带正电的MXene分散液与GO分散液混合后制备得到MXene/GO分散液；

(2)制备M/rGO薄膜：将步骤(1)得到的MXene/GO的分散液滴涂在高分子基薄板上，低温干燥去除水分，之后从薄板上揭取得到MXene/GO复合薄膜，然后将得到的MXene/GO复合薄膜进行退火处理，得到M/rGO复合薄膜。