[發明專利]一種高效屏蔽電磁干擾MXene/金屬離子復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910909060.8
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110499142A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 肖全蘭;夏雪楓;蔣先濤;張晗
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00
• 代理公司: 22201 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 李泉宏<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種高效屏蔽電磁干擾MXene/金屬離子復合材料的制備方法，屬于二維材料領域，本發明所要解決的問題是進一步提高MXene的屏蔽電磁干擾性能，提供一種體積小，密度低，強度高，厚度薄，柔韌性好而且對電磁干擾屏蔽能力強的MXene:Ti₃C₂/金屬離子復合材料的制備方法。本發明首先采用氫氟酸對MAX相的Ti₃AlC₂粉進行刻蝕，得到手風琴狀MXene:Ti₃C₂片；然后利用吸附法在MXene:Ti₃C₂表面修飾均勻的Fe³⁺/Co²⁺/Ni²⁺離子；隨后，采用壓片法，制作得到Ti₃C₂:Fe³⁺/Co²⁺/Ni²⁺復合材料薄膜。所述Ti₃C₂:Fe³⁺/Co²⁺/Ni²⁺復合材料薄膜可以用于EMI屏蔽，在15GHz頻率下，三種材料最高可以達到53.44％的屏蔽效率。

技術領域

本發明涉及二維材料領域，尤其涉及一種高效屏蔽電磁干擾MXene/金屬離子復合材料的制備方法。

背景技術

隨著人類科技的不斷發展，智能設備功能不斷增強，其中電子元件體積不斷縮小，而電磁波會與電子元件作用，產生干擾現象。而平時在我們身邊的智能手機，平板電腦和GPS等數碼產品都會因為電磁波產生干擾信號，影像通信品質。此外，如果人體長期暴露在強電磁場下，身體會受到不同的危害。因此，對于電磁干擾的屏蔽非常的必要。以前，金屬護罩是抵抗電磁干擾的首選，但是現在的一些電子元件體積非常的小，所以需要尋找到一種密度低，強度高，柔韌性高且具有高導電性的電磁干擾屏蔽材料。

據研究表明，MXene實現了高效屏蔽電磁干擾。約2.5μm的MXene薄膜，其電磁屏蔽效能大于50dB，約45μm的MXene薄膜更是可以達到92dB，即可阻擋約99.99％入射輻射。增強電磁干擾屏蔽效能的因素不僅有其優異的導電性，還有MXene本身的二維層狀結構可以形成多次內部反射，導致電磁波的多次散射吸收，多重散射的波在材料內以熱的形式消散，這對電磁干擾屏蔽的貢獻非常巨大。此外，MXene的表面終端也可能起作用，受交變電場的作用，可產生Ti與終止基團間的局部偶極子，F可以誘導這種偶極子極化，每個元素與電磁波交互的能力導致極化損耗，改善了整體屏蔽效果。金屬是最初使用的電磁屏蔽材料的填料，具有優異的導電性能，金屬離子繼承了這一特性，而且其在聚合物中分散性好，基本不影響材料原本的力學性質，只需少量便可以產生良好的屏蔽效果。因此，我們為了增強材料的導電性以及使材料內部電磁波散射的吸收效率更高，我們選取摻入鐵，鈷和鎳三種金屬離子進入到MXene內部層狀結構中來改善其電磁干擾屏蔽效果。

發明內容

本發明所要解決的問題是進一步提高MXene的屏蔽電磁干擾性能，提供一種體積小，密度低，強度高，厚度薄，柔韌性好而且對電磁干擾屏蔽能力強的MXene:Ti₃C₂/金屬離子復合材料的制備方法。

所述的MXene/金屬離子復合材料為手風琴狀帶有間隙的MXene:Ti₃C₂片層結構，片層厚度為200nm～5μm，片層表面均勻修飾有Fe³⁺、Co²⁺或Ni²⁺金屬離子，形成顆粒狀負載，顆粒大小為1～10nm。