[發明專利]碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111330278.1
• 申請日: 2021-11-11
• 公開（公告）號: CN113831131B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 劉愚;岳建嶺;黃小忠;黃奔
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/524
• 分類號: C04B35/524;C04B35/622;C04B38/00;C04B41/89;H05K9/00
• 代理公司: 長沙瀚頓知識產權代理事務所(普通合伙) 43223
• 代理人: 吳亮;朱敏

本發明提供一種碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料，由如下制備方法制備得到：將密胺泡沫置于高溫管式爐中碳化，得到碳泡沫；采用溶液法或者物理氣相沉積的方法，在碳泡沫表面沉積一層二氧化硅層，得到二氧化硅層修飾的碳泡沫；將二氧化硅層修飾的碳泡沫置于高溫管式爐中，通過化學氣相沉積的方法在碳泡沫骨架上原位生長碳納米管，從而制備得到碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料。本發明提供的碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料，具有生長密度高、電磁屏蔽效能高、穩定性好等特點。本發明還提供一種碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料的制備方法。

技術領域

本發明涉及電磁屏蔽材料技術領域，具體涉及一種碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料及其制備方法。

背景技術

隨著高頻高速5G時代的來臨，聯網設備及天線數量成倍增長。電子科技給人們生活帶來極大便利的同時，也導致人們的生活環境無時無刻不面臨著電磁輻射的污染。各種電子設備本身產生的電磁波會對周圍其他元件造成電磁干擾，導致信號受到干擾，進而威脅電子設備的正常運轉，嚴重影響電子元器件的使用壽命和安全。針對這一問題，人類采取了大量措施防治電磁污染，其中開發電磁屏蔽材料是極具性價比的手段之一。

近年來，輕質、高強電磁屏蔽越來越多。但是目前的制備技術上均存在工藝復雜、費用昂貴等因素，難以在實際中進行大規模的推廣和應用的問題。另外，制備一種屏蔽效能高、較長使用壽命和良好機械性能的電磁屏蔽材料仍存在難度，其制備方法和機理以及條件等需要進一步的研究。

為滿足人們對理想電磁屏蔽材料屏蔽效能高、頻帶寬、質量輕和穩定性好的要求，研究者們研究出新的制備工藝來制備輕質、多孔、以吸收為主的新型電磁屏蔽材料，其中，采用自組裝、模板法、3D打印等方法制備導電三維網絡結構，被廣泛應用于制備低填料、輕質、多孔、高屏蔽效能的電磁屏蔽材料。如在國內，郭同等將密胺泡沫浸入含氧化石墨烯和過渡金屬氧化物的混合分散液中，經過反復擠壓后取出，進行熱干燥處理，得到氧化石墨烯-過渡金屬氧化物/密胺泡沫前驅體；而后，將氧化石墨烯-過渡金屬氧化物/密胺泡沫前驅體置于高溫管式爐中，通過高溫還原法得到密胺泡沫原位生長碳納米管復合材料。所得復合材料具有優異的吸波性能。如在國外，Olli等將密胺泡沫高溫碳化，得到三維碳泡沫；而后，以鎳為催化劑，采用化學氣相沉積的方法生長碳納米管和納米碳纖維，所得的碳泡沫/碳納米管/碳泡沫復合材料具有優良的電磁屏蔽性能。這種未對碳泡沫進行提前修飾的生長碳納米管的方法，獲得的碳納米管的具有生長密度不高，形貌也不規整(如碳納米管和納米碳纖維混雜)等問題。

鑒于此，本發明的目的在于提供一種新的屏蔽材料解決上述技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料，具有生長密度高、電磁屏蔽效能高、穩定性好等特點。

為了解決上述問題，本發明的技術方案如下：

一種碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料，以具有三維多孔結構的碳泡沫為基體，二氧化硅層和碳納米管均勻負載在碳泡沫的三維多孔結構的骨架表面。

進一步地，所述碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料由如下制備方法制備得到：

步驟S1，將密胺泡沫置于高溫管式爐中碳化，得到碳泡沫；

步驟S2，采用溶液法或者物理氣相沉積的方法，在碳泡沫表面沉積一層二氧化硅層，得到二氧化硅層修飾的碳泡沫；

步驟S3，將二氧化硅層修飾的碳泡沫干燥后置于高溫管式爐中，通過化學氣相沉積的方法在碳泡沫骨架上原位生長碳納米管，從而制備得到碳泡沫原位生長碳納米管復合電磁屏蔽材料。

進一步地，步驟S1中，密胺泡沫高溫碳化制備碳泡沫的條件是：氣氛為氮氣或者氬氣氛，溫度為700～1100℃，升溫速率為5～15℃/min，保溫時間為2～4h。