[發明專利]電磁屏蔽用彈性可控石墨烯氣凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201811461005.9
• 申請日: 2018-12-01
• 公開（公告）號: CN109592964B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 郭興忠;劉曉婷;龐凱;楊輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C04B30/02
• 分類號: C04B30/02;C04B38/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

本發明提供了一種電磁屏蔽用彈性可控石墨烯氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：首先在攪拌條件下，將銀納米線水分散液加入到氧化石墨烯水分散液中，攪拌5～60min獲得氧化石墨烯/銀納米線水分散液；向所得氧化石墨烯/銀納米線水分散液中加入還原劑，攪拌至還原劑溶解，獲得混合液；之后將所得混合液于50～100℃加熱30～90min，獲得水凝膠Ⅰ；將所得水凝膠Ⅰ置于?40～?10℃冷凍0.5～8h后，室溫下融化，獲得水凝膠Ⅱ；將所得水凝膠Ⅱ在70～100℃下加熱2～8h，獲得水凝膠Ⅲ；將所得水凝膠Ⅲ洗滌后于常壓下干燥，獲得石墨烯氣凝膠。按照上述方法制備獲得的石墨烯氣凝膠單位密度電磁屏蔽效能高。

技術領域

本發明涉及新材料制備技術領域，具體涉及一種電磁屏蔽用彈性可控石墨烯氣凝膠及其制備方法。

背景技術

隨著信息時代的不斷發展，高性能電子產品和無線電技術的廣泛普及，電磁波污染成為人們生活中不可忽視的問題。5G時代的逐步臨近，更是伴隨著高頻率的引入、零部件的升級以及聯網設備及天線數量的成倍增長，設備本身以及設備與設備之間的電磁干擾和輻射無處不在，這不僅影響了設備自身及周圍設備的使用性能和使用壽命，還對人們的身體健康造成一定的危害。因此人們對高性能電磁屏蔽器件的需求持續增長。導電性是影響電磁屏蔽材料的一個關鍵因素，目前市場上的電磁屏蔽產品主要是性能良好的金屬基材料，但是高的密度和差的環境穩定性嚴重限制了其進一步的發展。因此，除了良好的電磁屏蔽性能，質輕、優異的化學穩定性同樣是決定電磁屏蔽產品發展的重要因素。

碳系材料，尤其是石墨烯、碳納米管構筑的三維碳材料以其超低的密度、優異的導電性和化學穩定性、耐腐蝕等特性，在抵抗電磁輻射和干擾方面具有較大的應用前景。目前，從氧化石墨烯出發，對其進行化學或熱還原是制備石墨烯氣凝膠的常用方法，這種方法具有簡單、成本低等特點，但經化學或熱還原的石墨烯導電性能大大降低，不利于石墨烯在電磁屏蔽領域的應用，因此通常需要加入第二組分提高材料的導電性。銀納米線具有較高的電導率，且其較大的長徑比便于彼此交織在一起形成通路，但單獨的銀納米線暴露在環境中容易發生腐蝕，影響材料的性能。

申請號為201510455638.9的中國發明專利制備了銀納米線/石墨烯復合彈性氣凝膠，該氣凝膠表現為高彈性、電阻可調等特性，但首先該氣凝膠制備過程中涉及高耗能的干燥方式，同時，采用冷凍干燥或超臨界干燥制備得到的石墨烯氣凝膠的孔徑較小，孔壁較薄，不足以抵抗較大的外力變形，且回彈性較差。申請號為201810101813.8的中國發明專利制備了一種電磁屏蔽用硅橡膠/石墨烯/銀納米線納米復合三維多孔材料，該材料具有高導電性和突出的電磁屏蔽性能，但是該材料在制備過程中同樣涉及了高耗能、耗時的干燥方式，所得氣凝膠孔徑較小孔壁較薄，彈性較差。上述制備方法過程較為繁瑣，且耗時耗能，應用范圍較窄，不利于材料的大規模應用。申請號為201410692427.2的中國發明專利制備了輕質、柔性的石墨烯復合材料，該材料具有高效的電磁屏蔽效能，單位密度電磁屏蔽效能可達800dB·cm3/g。但是采用類似方法所選的聚合物泡沫模板須具有大孔結構，對不同尺寸的石墨烯或前驅體的吸收程度不具普適性，且在浸入石墨烯溶液的過程中容易產生梯度分布，導致分布不均影響性能。另外，采用類似的方法形成的導電網絡，骨架對填料起不到良好的保護作用，直接影響材料的性能。申請號為201610566686.X的中國發明專利采用常壓干燥的方法制備了強度可控雙親性石墨烯氣凝膠，并通過控制纖維素納米晶的含量實現對氣凝膠強度的調控。迄今為止，直接利用氧化石墨烯和銀納米線分散液，通過簡單的常壓干燥的方法制備結構均勻、彈性可控的石墨烯/銀納米線氣凝膠的研究尚無報道。

綜上，需要對現有技術進行改進。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種能耗低，具有電磁屏蔽功能，且彈性可控的石墨烯氣凝膠及其制備方法；

為解決上述技術問題，本發明提出一種電磁屏蔽用彈性可控石墨烯氣凝膠的制備方法，包括依次進行的以下步驟：

S1、制備氧化石墨烯/銀納米線水分散液：