[發明專利]一種具有高效電磁屏蔽性能的復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011431304.5
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112538779A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 戴紅旗;李翔;曲一飛
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: D21H19/02
• 分類號: D21H19/02;D21H19/38;D21H19/56;D21H19/82;D21H21/14
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙) 32274
• 代理人: 蘇秋麗;邱興天

本發明公開了一種具有高效電磁屏蔽性能的復合材料及其制備方法和應用，屬于電磁屏蔽技術領域。該方法包括采用轉移法真空鍍鋁膜，然后采用液相化學還原法在PVP存在條件下，利用NaBH₄還原AgNO₃，得到納米銀漿；超聲分散得到石墨烯懸浮液；將石墨烯懸浮液和納米銀漿混合得到納米銀/石墨烯復合涂料，最后通過澆筑的方式涂布在鋁層上，真空干燥，得到具有高效電磁屏蔽性能的復合材料。該材料電磁屏蔽效能達到98.552dB，改變涂布量的大小或者改變納米銀與石墨烯的配比將影響其電磁屏蔽性能，同時該制備體系在水相中進行，避免有機溶劑所造成的污染。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽技術領域，具體涉及一種具有高效電磁屏蔽性能的復合材料及其制備方法。

背景技術

具有高度集成電路的電子和電信的發展造成了嚴重的電磁輻射污染，不僅中斷了相鄰設備的運行也威脅著人類的健康。因此對于高性能電磁屏蔽材料的研究與開發顯得至關重要。除了高效的電磁屏蔽效果外，電磁屏蔽材料的經濟適用性、柔韌性以及涂層的靈活性都是影響其實際應用的關鍵參數，特別是在汽車、移動電話、飛機、航空航天等領域的新一代柔性電子產品中。

金屬材料由于其超高的導電性和優異的機械強度，常被加工成電磁屏蔽薄膜，例如鋁等金屬材料。但是它們存在一些缺點，如機械脆性、高密度和易腐蝕。近年來導電聚合物復合材料由于其密度低、易加工和耐腐蝕等特點被廣泛應用于電磁屏蔽領域。

在所有的導電聚合物復合材料中，基于Ag系的導電材料最多，由于其優異的導電性，化學惰性和較低的生產成本。但是，銀系導電材料由于Ag填料的濕潤能力和分散性差，使得它們傾向于在有機介質中制備。使用有機溶劑會產生有毒廢物從而可能導致安全問題和環境污染。目前大部分電磁屏蔽材料都是以橡膠或者塑料等高分子材料為基體的復合導電材料，這些高分子材料主要來源于石油化工原料，不可再生，且其熱穩定性和光穩定性較差。因此，迫切需要開發一種環保高效的Ag系導電材料，盡管如此，在該領域取得的進展卻十分有限。

石墨烯是由單層碳原子緊密堆積而成的具有二維蜂窩狀晶格結構的納米材料，其本身具有很強的導電性能，是很有發展前景的電磁屏蔽材料。石墨烯層越薄其電磁屏蔽效果越優異，但是其價格也越發昂貴，工業級石墨烯其厚度接近于普通石墨，電磁屏蔽效果較差，只適合于要求較低的屏蔽材料中。

當今使用的電磁屏蔽材料多基于金屬系和碳系，金屬系材料具有機械脆性、高密度和易腐蝕等缺點，而碳系材料由于其導電性較差，并且材料為六元環的剛性結構，不適合應用于航空航天、軍事、人工智能以及柔性電子等領域。如何得到電磁屏蔽效果較好的柔性材料成為現在研究的重點問題。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明要解決的一個技術問題在于提供一種具有高效電磁屏蔽性能的復合材料，由鋁、Ag和石墨烯復合得到，同時PVP的添加賦予材料整體良好的柔韌性。本發明要解決的另一個技術問題在于提供一種具有高效電磁屏蔽性能的復合材料的制備方法，整個體系在水相中制備，避免有機溶劑所造成的污染，達到靈活輕巧、經濟環保的目的。本發明要解決的技術問題還有一個在于提供上述復合材料在制備電磁屏蔽材料中的應用，通過調整涂布量的大小或者調整納米銀以石墨烯的配比來調整屏蔽性能的優劣，在實際應用的過程中可以根據所需要的電磁屏蔽標準來確定制備參數。

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種具有高效電磁屏蔽性能的復合材料的制備方法，首先采用轉移法真空鍍鋁膜，然后采用液相化學還原法在PVP(聚乙烯吡咯烷酮)存在條件下，利用NaBH₄還原AgNO₃，得到納米銀漿；超聲分散得到石墨烯懸浮液；將石墨烯懸浮液和納米銀漿混合得到納米銀/石墨烯復合涂料，最后通過澆筑的方式涂布在鋁層上，真空干燥，得到基于鋁/納米銀/石墨烯的納米復合材料。包括以下步驟：

1)采用轉移法真空鍍鋁，在白卡紙表面鍍一層鋁層；