[发明专利]具有红外隐身功能的电磁屏蔽材料及其制备方法、可穿戴器件

说明书

本发明公开了一种具有红外隐身功能的电磁屏蔽材料及其制备方法、可穿戴器件。具有红外隐身功能的电磁屏蔽材料包括依次层叠的柔性基材、第一Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;层和第一金属层；所述第一Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;层的厚度为5μm～10μm，所述第一金属层的厚度为30nm～50nm。本发明的具有红外隐身功能的电磁屏蔽材料在使用时，红外光从第一金属层射入后被大量反射，从而具有红外隐身的效果，微波从第一金属层射入后同样被反射一部分，而透过第一金属层的微波被第一Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;层反射和吸收，从而实现微波波段电磁屏蔽的效果。结合具体实施例部分的测试结果，本发明的具有红外隐身功能的电磁屏蔽材料具有较好的红外隐身效果和微波波段电磁屏蔽效果。

技术领域

本发明涉及红外隐身和电磁屏蔽材料领域，尤其是涉及一种具有红外隐身功能的电磁屏蔽材料及其制备方法、可穿戴器件。

背景技术

近年来，随着科技迅猛发展，电磁辐射造成的电磁污染、电磁干扰等问题日趋严重，影响了电子设备的精度和人体的健康。为解决电磁辐射带来的诸多问题，研究者提出了电磁屏蔽(EMI)理论，该理论指的是尽可能的消除电磁波产生的辐射。屏蔽手段分为电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽，其中电屏蔽借助了导电材料将电磁波以电形式损耗，磁屏蔽借助导磁材料将电磁波以涡流形式损耗，电磁屏蔽则是上述两种方式的集合。随着5G时代的发展，电磁辐射在人们生活中无处不在。当电磁波照射到物体表面时，通常会有几个路径：通过表面反射、被表面材料吸收、在表面材料内部多次折射使得信号衰减、通过表面材料进行透射到物体内部。而电磁屏蔽通常来说就是减少电磁辐射的危害。

此外，随着红外探测技术不断提高，红外隐身技术也备受瞩目。红外隐身技术本质是通过涂敷或者加固一层红外隐身材料使得物体的红外发射率或表面温度与周围环境的差距变小，进而躲避红外探测技术的侦察。特别是通过改变红外发射率的红外隐身技术，因为红外探测技术主要探测的大气窗口是3μm～5μm和8μm～14μm，所以红外隐身技术主要针对这两个波段，降低这两个波段的发射率。根据基尔霍夫辐射定律，在热平衡状态下，物体在红外波段的发射率与吸收率相等，所以研究过程中可用红外吸收率来表示器件的红外隐身效果。目前研究并应用红外隐身技术的器件结构有很多包括多膜系结构、多孔结构、核壳结构、超表面，包括光子晶体、光栅、超材料等，通过相位调控、光谱调控等降低物体的表面温度和红外发射率，实现红外隐身。

Ti₃C₂T_x材料是一种新型的碳氮化物二维过渡金属材料，通过选择性地从三维的MAX结构中刻蚀Al层来制备的。Ti₃C₂T_x一般表示为M_n+1X_nT_x，表达式中：M表示过渡金属元素，如Ti、V、Nb、Mo等，X一般代表C或N元素，T_x为表面官能团(如-O、-OH、-F基团)。其中，Ti₃C₂T_x是MXene种类中最具代表性的产物之一，在电磁屏蔽、微波吸收和超级电容器领域受到广泛关注。相比于传统的电磁屏蔽材料，Ti₃C₂T_x材料具有高比表面积、高导电性等特性，在电磁屏蔽领域上有很大的应用前景。基于Ti₃C₂T_x材料对于红外波段的低吸收，其也能应用于红外隐身，进而使得其能够应用于红外隐身兼容电磁屏蔽的结构中。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于Ti₃C₂T_x材料的具有红外隐身功能的电磁屏蔽材料。

此外，还有必要提供一种上述具有红外隐身功能的电磁屏蔽材料的制备方法以及包括该具有红外隐身功能的电磁屏蔽材料的可穿戴器件。