[發明專利]一種三維層狀MXene電磁屏蔽泡沫及制備方法

有效

• 申請號: 201810597985.9
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108811478B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 殷小瑋;韓美康;李新亮
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種三維層狀MXene電磁屏蔽泡沫及制備方法，解決目前多孔電磁屏蔽材料吸收屏蔽效能低、力學性能差以及制備工藝復雜等不足。技術方案是以濕法化學刻蝕MAX相制備少層MXene的分散液，通過雙向冷凍工藝對分散液進行定向冷凍，隨后通過真空干燥制得MXene氣凝膠。所制得的MXene氣凝膠呈現層狀結構、長程有序，具備良好的壓縮循環特性，強度保持率可達60％以上。總的電磁屏蔽效能可達60～100dB，其中吸收和反射屏蔽效能可通過壓縮泡沫進行調整，實現了以吸收為主的電磁屏蔽特性。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽材料的技術領域，涉及一種三維層狀MXene電磁屏蔽泡沫及制備方法。

背景技術

隨著現代電子技術的快速發展，電子器件和無線通信設備得以廣泛應用，隨之產生越來越多的電磁輻射和干擾，使得空間電磁環境日趨復雜，電磁屏蔽材料受到越來越多的關注。傳統的電磁屏蔽材料主要是高電導率的金屬，如銅、鎳、銀等。盡管這些材料有足夠高的屏蔽效能，但是主要是依靠反射電磁波實現的，并未真正意義的衰減電磁波，新型電磁屏蔽材料要求材料對入射電磁波有更強的吸收能力。而且，隨著電子設備向微型化和便攜化發展，在滿足屏蔽性能要求的同時也要兼備輕質、柔性、易加工等特點。

多孔結構的電磁屏蔽材料通常對入射電磁波具有更強的吸收能力，因為高氣孔率優化了材料和自由空間的阻抗匹配特性。常見的多孔屏蔽材料是高導電的金屬泡沫和碳材料泡沫，如鎳泡沫、石墨烯氣凝膠等。盡管金屬泡沫有高表現的電磁屏蔽性能，但是金屬的高密度和易氧化等特點限制了其應用領域。石墨烯泡沫具有輕質和柔性等優點，目前的制備方法有還原氧化石墨烯氣凝膠和化學氣相沉積兩種途徑。還原氧化石墨烯氣凝膠通常通過溶劑熱或冷凍干燥工藝制備，工藝條件相對簡單，但是因為還原氧化石墨烯電導率相對較低，其總的電磁屏蔽性能較差。以鎳泡沫為模板，通過氣相沉積可制備高質量的石墨烯泡沫，但是工藝條件比較苛刻，成本較高。

文獻1“黃小忠，郭同，唐秀之等.一種三維多孔石墨烯/蜜胺泡沫復合電磁屏蔽材料及其制備方法，中國，CN107652624A[P].2018”公開了一種制備低密度的石墨烯/蜜胺電磁屏蔽泡沫的方法。該方法以蜜胺泡沫為骨架，在其表面浸漬氧化石墨烯，并通過化學還原法還原氧化石墨烯。該方法需要通過多次浸漬在蜜胺表面附著氧化石墨烯，工藝復雜，而且所使用的水合肼等化學還原劑含有較高的毒性。盡管該方法制備的泡沫密度可達0.01g/cm³，但是其電磁屏蔽效能僅為23dB左右，且材料厚度較厚。

文獻2“劉立偉，李偉偉，張慧濤等.石墨烯/聚合物三維泡沫基體、其制備方法及應用，中國，CN107474461A[P].2017”公開了一種制備高導熱和高導電的石墨烯/聚合物三維泡沫的方法。該方法通過化學氣相沉積在泡沫金屬催化劑表面生長石墨烯，然后通過模板置換法將金屬骨架置換為彈性聚合物。該方法所制備的石墨烯/聚合物泡沫具有良好的力學強度和電導率，但是工藝條件要求較高，不利于實際生產。

綜上所述，目前的電磁屏蔽泡沫材料在制備工藝和電磁波屏蔽性能調控等方面仍然存在較多挑戰。因此，制備電磁波吸收/反射比可調、力學性能優異且工藝簡單的新型電磁屏蔽泡沫是當前電磁屏蔽領域的研究重點。本說明書中以新型二維過渡族金屬碳(氮)化物(MXenes)為設計主體，制備了可壓縮的三維層狀取向泡沫。目前尚未發現相關報道。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種三維層狀MXene電磁屏蔽泡沫及制備方法，在交變電磁場中，該材料以吸收屏蔽效能為主，通過對層狀泡沫的壓縮可調整對入射電磁波的吸收/反射比，且該材料具有密度低、可壓縮、制備方法簡單等諸多優點，解決目前電磁屏蔽泡沫材料吸收屏蔽效能低、力學性能差以及制備工藝復雜等缺點。

技術方案