[發明專利]一種制備層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料的方法

有效

• 申請號: 201711457369.5
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108189495B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 王曉軍;向燁陽;孟令龍;施海龍;胡小石;吳昆
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B15/04;B32B33/00;B05D7/14;B05D7/24
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

一種制備層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料的方法，屬于電磁屏蔽材料技術領域。本發明要解決功能材料往往無法兼顧強度的問題，一般的電磁屏蔽金屬材料，如銅、鎳等密度太高，無法做到輕量化應用于航空航天，本發明利用密度最小的結構金屬鎂，在提高鎂基體電磁屏蔽性能的同時提高其力學性能，制備出一種結構功能一體化的石墨烯鎂基復合材料。本發明方法如下：步驟一、去除鎂箔表面的氧化膜，然后加熱至90～200℃后將石墨烯分散液噴涂鎂箔表面，得到石墨烯/鎂層狀基元；步驟二、將步驟一獲得的石墨烯/鎂層狀基元層層堆疊，再真空熱壓燒結，得到層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料。本發明所述的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料應用于航空航天領域。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽材料技術領域；具體涉及一種制備層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料的方法。

背景技術

鎂作為最輕的結構材料，具有高比強度、比剛度，廣泛應用于航空航天，且鎂有著優異的電磁屏蔽性能，是一種理想的輕質高強，且能同時擁有電磁屏蔽性能的金屬材料。

但是功能材料往往無法兼顧強度的問題，一般的電磁屏蔽金屬材料，如銅、鎳等密度太高，無法做到輕量化應用于航空航天。

發明內容

本發明要解決輕質金屬材料結構功能無法兼顧的技術問題；而提供一種制備層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料的方法。本發明利用密度最小的結構金屬鎂，在提高鎂基體電磁屏蔽性能的同時，提高其力學性能，制備出一種結構功能一體化的石墨烯鎂基復合材料。

為解決上述技術問題，本發明的一種制備層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料的方法是按下述步驟進行的：

步驟一、去除鎂箔表面的氧化膜，然后加熱至90～200℃后將石墨烯分散液噴涂鎂箔表面，得到石墨烯/鎂層狀基元；

步驟二、將步驟一獲得的石墨烯/鎂層狀基元層層堆疊，再真空熱壓燒結，得到層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料；

其中，步驟一所述石墨烯分散液的配置方法是將石墨烯分散于無水乙醇中。

進一步地限定，步驟一石墨烯分散液是按每500ml無水乙醇加入0.5g～2g石墨烯的配比配置成的；所述石墨烯分散液的配置方法具體步驟如下：將石墨烯粉末加入無水乙醇中，磁力攪拌1h，再超聲震蕩2h，得到均勻分散的石墨烯分散液。

進一步地限定，步驟一采用空氣噴涂技術將石墨烯分散液噴涂鎂箔表面。

進一步地限定，步驟一中將去除表面氧化膜的鎂箔放置于加熱臺上進行加熱。

進一步地限定，步驟二中在500℃～630℃、30Mpa～55Mpa的壓力下真空熱壓燒結，燒結時間2h～7h。

進一步地限定，步驟二中將至少20片步驟一獲得的石墨烯/鎂層狀基元進行層層堆疊。

本發明通過噴涂石墨烯與層層堆疊的方法，制備了具有層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料，層狀結構通過引入更多的界面，使電磁波在界面與基體之間來回反射，將一部分電磁波直接反射出材料，同時增加了電磁波在材料內部的吸收，從而提高了復合材料的電磁屏蔽性能。

本發明的具有層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料在具有很好電磁屏蔽性能的同時提高了復合材料的強度并保持了其塑性；在電磁波頻率0-1.5GHz范圍內，本發明的層狀結構的石墨烯鎂基電磁屏蔽材料電磁屏蔽效能SE均大于40dB，相對基體材料提高3-20dB；屈服強度從70MPa提高到105Mpa，抗拉強度從138Mpa提高至150Mpa，其中屈服強度的提高幅度高達50％，而延伸率得到了較好的保持。

本發明方法工藝簡單，便于操作，且鎂是一種可再生資源，該方法環境友好，本方法能有效提高鎂的力學性能，且在提高其力學性能的同時其電磁屏蔽性能也得到了一定程度的提高，本方法制備了一種結構功能一體化的輕量化材料，并且是一種簡單高效的方法。