[发明专利]一种用于电磁屏蔽的还原氧化石墨烯/芳纶纳米纤维复合气凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于电磁屏蔽的还原氧化石墨烯/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法，采用亚硫酸氢钠还原氧化石墨烯制备还原氧化石墨烯；将芳纶纤维、氢氧化钾、二甲基亚砜和去离子水混合制备芳纶纳米纤维凝胶；再将还原氧化石墨烯与芳纶纳米纤维凝胶结合，超声使其分散均匀，整体放入冰箱预冷冻，最后进行冷冻干燥制备了不同质量比的还原氧化石墨烯/芳纶纳米纤维凝复合气凝胶；该方法具有操作简单、易操作、反应条件温和等优点。通过该方法制备得到的用于电磁屏蔽的还原氧化石墨烯/芳纶纳米纤维复合气凝胶同时兼具良好的力学性能和优异的电磁屏蔽性能，使其能够应用于通信、微电子和航空航天等特殊领域。

技术领域

本发明属于多孔材料、功能性材料制备技术交叉技术领域，具体涉及一种用于电磁屏蔽的还原氧化石墨烯/芳纶纳米纤维复合气凝胶及其制备方法。

背景技术

随着电子设备的飞速发展，电磁污染问题日益严峻，不仅影响电子设备的性能，导致设备使用寿命缩短和数据泄露，还对人体健康和周围环境具有潜在危害。因此，对电磁辐射进行有效的屏蔽意义重大。芳纶气凝胶(ANFS)是由芳纶纳米纤维(ANF)制备而来，具有一般聚合物气凝胶的所有特点，并且具有优异的力学性能和极强的环境稳定性，是一种性能优异的基体材料，但其本身不导电，电磁屏蔽性能差，因而，如何赋予芳纶纳米纤维良好的电磁屏蔽性能具有重要意义。

石墨烯(GO)及其衍生物因其优异的物理化学性能，如它们的高表面积、优异的导电性以及良好的化学、力学和环境稳定性而受到广泛关注。其优异的综合性能为各种可持续应用提供了巨大的技术前景，如催化剂载体，吸收剂，传感器和超级电容器。还原氧化石墨烯(RGO)更是凭借其超薄的二维结构、优异的电学性能和亲水性能而广泛应用于增强许多聚合物的电磁屏蔽性能。气凝胶自身的多孔结构与RGO良好的导电性能共同赋予了复合气凝胶优异的电磁屏蔽性能，但其力学性能差，应用于各个领域发挥电磁屏蔽性能得到限制；通信、微电子和航空航天等领域关于兼顾力学性能与电磁屏蔽性能的复合材料鲜有报道，因而，研制兼顾力学性能与电磁屏蔽性能的材料尤为重要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于电磁屏蔽的还原氧化石墨烯/芳纶纳米纤维复合气凝胶及其制备方法，以解决现有电磁屏蔽材料存在无法兼顾电磁屏蔽与力学性能的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种用于电磁屏蔽的还原氧化石墨烯/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1：将氧化石墨烯粉末放入去离子水中进行超声处理，得到分散均匀的氧化石墨烯分散液；向氧化石墨烯分散液中加入亚硫酸氢钠，加热搅拌至均匀，随后冷却至室温后进行离心处理，得到沉淀物，冲洗沉淀物后，收集沉淀物并加入去离子水，进行超声分层，得到还原氧化石墨烯悬浮液；

S2：将芳纶纤维、氢氧化钾、二甲基亚砜和去离子水混合，进行磁力搅拌后，得到芳纶纳米混悬液，再将芳纶纳米混悬液分散到去离子水中，进行搅拌使其分散均匀，得到芳纶纳米纤维溶液；将芳纶纳米纤维溶液过筛，并用去离子水冲洗，过滤后形成芳纶纳米纤维凝胶；

S3：将还原氧化石墨烯悬浮液与芳纶纳米纤维凝胶进行混合，然后进行超声处理使其混合均匀，得到还原氧化石墨烯/芳纶纳米纤维复合凝胶，再经过预冷冻、冷冻干燥，得到一种用于电磁屏蔽的还原氧化石墨烯/芳纶纳米纤维复合气凝胶。

进一步地，S1中石墨烯粉末和去离子水的用量比为(120～150)mg：(60～75)mL；氧化石墨烯分散液和亚硫酸氢钠的用量比为(60～75)mL：(680～750)mg。

进一步地，S1中超声处理时间为40min～60min；加热的温度为80℃～90℃，时间为3h～4h；超声分层处理的时间为20min～30min。