[发明专利]渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶及其制备方法，制备方法包括如下步骤：将异丙醇、去离子水和PVA‑co‑PE纳米纤维按一定比例混匀，制备预设浓度的PVA‑co‑PE纳米纤维悬浮液；将预设比例的氧化石墨烯和银纳米线加入制备的PVA‑co‑PE纳米纤维悬浮液中，经冷冻干燥，制备孔径不同的PVA‑co‑PE/AgNW/GO气凝胶薄片；将若干片PVA‑co‑PE/AgNW/GO气凝胶薄片按孔径由小到大依次粘合，得到渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶。本发明利用银纳米线、氧化石墨烯和PVA‑co‑PE纳米纤维的协同作用以及不同层之间的协同作用，提高电磁屏蔽性能以及吸波频率。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域，尤其涉及一种渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶及其制备方法。

背景技术

随着电子通讯行业的迅速发展，大量新兴电子设备涌入交通、通信、家用电器等生活中的各个领域，为人类的生活提供了极大的便利。但是，电子设备也会产生电磁干扰和不同频率的电磁辐射，这不仅影响了设备自身及周围设备的使用性能和使用寿命，还对人们的身体健康造成一定的危害。例如，随着通讯频率的提升，将通讯基站压缩成一个手提箱大小，不仅使电磁信号之间的干扰增强，而且通讯设备信号接收端需要增加新的天线，进一步缩减了接收端的设计空间，电磁信号干扰作用进一步增强。因此，电磁屏蔽材料成为研究热点。

目前，电磁屏蔽材料的制备方法通常是将导电填料与聚合物基体复合，赋予聚合物高电导率从而提高电磁屏蔽性能，其中，常用的导电填料为金属、金属纳米线、石墨烯等。这虽然在一定程度上实现了高屏蔽值，但大多数电磁波在材料表面被反射，同时又造成了二次污染。

纳米纤维基气凝胶制品具有比表面积大、孔隙率高、曲折的孔道结构和过滤精度高等优异的性能，在各个应用领域均有巨大的潜力。申请号为CN201811461005.9的专利公开了一种电磁屏蔽用弹性可控石墨烯气凝胶及其制备方法，直接利用氧化石墨烯和银纳米线分散液，通过简单的常压干燥的方法制备结构均匀、弹性可控的石墨烯/银纳米线气凝胶，该方法虽然比常规的方法简单、能耗低，但电磁屏蔽性能依然有待提高；再者，该方法制备的气凝胶的对电磁波的吸收频率较窄，不能实现宽频吸收。

有鉴于此，有必要设计一种改进的渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶及其制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶及其制备方法，将PVA-co-PE纳米纤维为基材，以氧化石墨烯和银纳米线为吸波介质，首先配置PVA-co-PE纳米纤维悬浮液，然后将氧化石墨烯和银纳米线加入其中，银纳米线、氧化石墨烯和PVA-co-PE纳米纤维三者进行键合和交织，形成特殊的键合交织结构；接着，通过冷冻干燥处理，随着水和异丙醇的不断蒸发，形成不同孔径且孔隙均匀的PVA-co-PE/AgNW/GO气凝胶薄片，最后，将不同孔径的PVA-co-PE/AgNW/GO气凝胶薄片按孔径由小到大依次粘合，得到渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶。利用银纳米线、氧化石墨烯和PVA-co-PE纳米纤维的协同作用以及不同层之间的协同作用，电使磁波穿过高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶时，电磁波在渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶的孔隙中不断反射和吸收，使得电磁屏蔽性能优异。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶的制备方法，包括如下步骤：

S1.将异丙醇、去离子水和PVA-co-PE纳米纤维按一定比例混匀，制备预设浓度的PVA-co-PE纳米纤维悬浮液；

S2.将预设比例的氧化石墨烯和银纳米线加入步骤S1制备的PVA-co-PE纳米纤维悬浮液中，经冷冻干燥，制备孔径不同的PVA-co-PE/AgNW/GO气凝胶薄片；

S3.将若干片步骤S2制备的PVA-co-PE/AgNW/GO气凝胶薄片按孔径由小到大依次粘合，得到渐变结构的高电磁屏蔽纳米纤维气凝胶。