[发明专利]一种柔性石墨烯基复合膜及其制备方法和作为电磁屏蔽材料的应用

说明书

本发明公开了一种柔性石墨烯基复合膜及其制备方法和作为电磁屏蔽材料的应用，其制备方法是将氧化石墨烯与溶剂通过细胞粉碎机处理，再加入银/碳纳米纤维复合材料和磁性四氧化三铁，采用细胞粉碎机处理，最后加入海藻酸钠溶液，采用细胞粉碎机处理，得到分散液；分散液通过真空抽滤方法得到复合薄膜结构；将薄膜结构置于装有低沸点液态还原剂的密闭釜内，通过熏蒸法还原，即得组分分布均匀、具有多孔结构、柔韧性较好的柔性石墨烯基复合膜，其很好的电磁屏蔽效能，且制备方法操作工艺简单、高效，易于实现产业化生产及应用。

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽材料，尤其涉及一种柔性石墨烯基复合膜及其制备方法和应用，属于电磁屏蔽材料制备领域。

背景技术

四氧化三铁(Fe₃O₄)作为磁铁矿的主要成分，是一种传统的磁性材料。作为应用最早的非金属磁性材料，四氧化三铁有着许多的优异的理化性质，因此，在磁性材料的应用研究领域，四氧化三铁—直受到研究者的青睐。目前，磁性复合材料已经被广泛应用于各个领域，如电磁波吸收、锂离子电池、药物的靶向传递、磁共振成像、高效循环吸油材料和重金属离子吸附。四氧化三铁功能化复合材料是磁性材料研究领域的一大趋势。

石墨烯材料由于具有特殊的二维结构、大的比表面积和密度低等优异的性质，一直受到材料研究者的重视。二维层状结构的石墨烯拥有大的比表面积，可以以石墨烯作为基料，负载有特殊功能的纳米粒子对其功能化。相关研究表明，石墨烯所具备的二维片状结构相对于常规的球形纳米粒子，将会有更加优异的吸波性能。四氧化三铁作为传统吸波材料，将石墨烯和四氧化三铁通过一定的实验方法制备成Fe₃O₄/石墨烯复合材料，可以综合两者的优势，在吸波材料领域也会有很广阔的应用前景。目前，世界各地的材料研究者已采用石墨烯与磁性四氧化三铁复合制备纳米吸波材料，并且取得了一定的成果。如中国专利(CN106358429A)公开了一种石墨烯改性的四氧化三铁吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层组成，阻抗匹配层由石墨烯粉末/四氧化三铁粉体分散到氯丁橡胶中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁橡胶中形成，反射层由石墨分散到氯丁橡胶中形成，所述阻抗匹配层含有2-5％的石墨烯粉末/四氧化三铁粉体。该吸波材料厚度为0.2mm时，其最大吸收超过-9.46dB，性能优异。中国专利(CN106118594A)公开了一种氧化石墨烯/四氧化三铁复合材料的制备方法，在仅采用加热和超声的条件下，通过特定加热和超声步骤，在不需要任何还原剂的情况下，得到了氧化石墨烯/四氧化三铁复合材料；而且本发明制备的复合材料四氧化三铁纳米颗粒紧密排列却又均匀分散，形成类“钢锉表面”结构，还有效的解决了石墨烯片层之间的分散问题，实现了四氧化三铁纳米颗粒在石墨烯表面的均匀分散和石墨烯片层之间均匀分散。在频率为2～18GHz范围内有较好的吸附，如在10.28GHz时达到最大，最大吸收为-34.95dB，在5.72～7.88GHz频段内吸波达到-10dB以下，有效吸收宽度为2.1GHz。这些方法制备的石墨烯/四氧化三铁复合材料主要为致密结构，且为非柔性结构，导电性较差。

发明内容

针对现有技术中的四氧化三铁/石墨烯复合材料作为吸波材料存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种轻质、柔性、适用频带宽、电磁屏蔽效果好的柔性石墨烯基复合膜，该柔性石墨烯基复合膜满足电磁屏蔽材料“薄、轻、宽、强”应用要求。

本发明的另一个目的是在于提供一种操作简单、低成本的制备所述柔性石墨烯基复合膜的方法。

本发明的第三个目的是在于提供所述柔性石墨烯基复合膜作为电磁屏蔽材料的应用，该柔性石墨烯基复合膜具有轻质、柔性、适用频带宽、电磁屏蔽效果好等特点，满足电磁屏蔽材料“薄、轻、宽、强”应用要求。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种柔性石墨烯基复合膜的制备方法，其包括以下步骤：

1)将氧化石墨烯与溶剂混合通过细胞粉碎机处理，得到分散液A；