[发明专利]CNF-MXene/银纳米线多孔复合薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了CNF‑MXene/银纳米线多孔复合薄膜的制备方法，具体为：首先，对Tisubgt;3/subgt;AlCsubgt;2/subgt;进行蚀刻分层得到MXene分散液；将AgNWs分散液与粘结剂、MXene分散液混合，搅拌，得到MXene/AgNWs混合分散液；将CNF超声分散在去离子水中，得到CNF分散液；采用真空抽滤的方法，将CNF分散液、MXene/AgNWs混合分散液过滤到混合纤维膜上，纵向冷冻，真空干燥，得到CNF‑MXene/银纳米线多孔复合薄膜。通过冷冻干燥，形成多孔结构的薄膜，从而制备出了轻质、低填充、高效电磁屏蔽性能的多孔薄膜；同时，该制备方法简便可行，具有较低的生产成本，易于批量化生产。

技术领域

本发明属于复合薄膜制备技术领域，具体涉及CNF-MXene/银纳米线多孔复合薄膜的制备方法。

背景技术

目前，高性能的电磁干扰(EMI)屏蔽材料在控制或减轻电磁辐射污染方面起着至关重要的作用，电磁辐射污染严重影响着人类健康和灵敏的电子仪器和系统的正常功能。此外，便携式和可穿戴式智能电子产品的迅速普及，对更轻、更薄、更灵活、屏蔽效率更高的EMI屏蔽材料提出了更加严格的要求。然而，目前的大多数材料不能同时整合这些优异的特性。与传统的易腐蚀和重金属材料相比，碳纳米材料，特别是石墨烯片和碳纳米管，由于其高长径比、出色的电、热和机械性能，以及其组装成宏观薄膜或结构的有利能力，在EMI屏蔽应用中更有前景。然而，尽管在碳基屏蔽材料方面已经取得了一些有希望的进展，但要在小厚度下实现出色的EMI屏蔽性能仍然是一个巨大的挑战。

对于复合膜，通常通过电磁波的反射，吸收和多次反射来实现EMI屏蔽。电磁波首先被复合膜的导电表面反射，然后剩余的电磁波将被导电填料的多次反射和在复合材料内部的吸收所衰减。由聚合物基体和导电填料组成的导电聚合物复合材料(CPCs)被认为是理想的替代EMI屏蔽候选材料，可用于下一代智能保护装置，因为其重量轻、成本低、耐腐蚀、加工性好。众所周知，传统CPC的EMI屏蔽效果(EMI SE)主要取决于其导电性，而导电性会引起电磁波的阻抗失配和介质损耗增加。因此，为了达到令人满意的导电性和EMI屏蔽性能，通常需要高的填料含量和大的厚度，这严重影响了材料的成本、灵活性、机械性能(特别是强度和韧性)和加工性。因此，制备具有良好的柔韧性和机械性能的高效聚合物基EMI屏蔽材料仍然是一项肩负重任的任务。

最近的研究已经证明，合理的结构设计和控制可以在低导电填料负载的情况下实现高导电性和EMI SE，如隔离结构、多层或夹层CPC。在CPC中建立隔离结构可以有效提高导电性。另外构建多层/夹层CPC可以控制多界面的导电填料的分布，有利于形成可靠的导电路径和多反射的界面，造成电磁波的偏振损失和吸收损失。因此，设计独特的结构以改善EMI SE，同时使用低填充物负载已成为一种趋势。在制造具有相对较好的EMI SE的多层/夹层结构方面，已经做出了一些努力。例如，Ma等人通过真空辅助过滤和热压制备了芳纶纳米纤维-MXene/银纳米线(ANF-MXene/AgNW)双层复合膜，在MXene/AgNW含量为20wt％时，复合膜的屏蔽效率达到了48.1dB，与均质复合膜的20dB相比有了巨大的提高。Qi等人通过热压法制备了由石墨烯纳米片(GNP)、镍(Ni)和碳纳米管(CNT)组成的三明治结构的聚偏氟乙烯(PVDF)基纳米复合材料，通过增加层数，总屏蔽效能进一步提高到46.4dB。然而薄膜结构由于高的导电性会引起大量的表面阻抗失配，造成绝大部分的电磁波发生反射引起严重的二次污染，因此，进行多孔结构的设计增加电磁波的内部多重反射从而改善薄膜对电磁波的吸收效能，为制备高效的EMI屏蔽材料提供有益参考。

目前，由于表面阻抗匹配和内部多重反射的存在，多孔结构的使用有利于电磁波的入射与衰减。因此，构建内部多孔结构是在低填充和较低厚度下获得高电磁屏蔽效能的有效手段，从而为制备低填充和轻质高电磁屏蔽性能材料提供有用的信息。

发明内容

本发明的目的是提供CNF-MXene/银纳米线多孔复合薄膜的制备方法，制备出了轻质、低填充、高效电磁屏蔽性能的多孔复合薄膜。