一种复合电磁屏蔽薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合电磁屏蔽薄膜及制备方法，包括：细菌纤维素薄膜层和MXene薄膜层，其中，所述细菌纤维素薄膜层与所述MXene薄膜层交替排列，且所述复合电磁屏蔽薄膜的两个外表面均为所述细菌纤维素薄膜层。本发明专利技术的复合电磁屏蔽薄膜中，细菌纤维素薄膜层与MXene薄膜层之间存在以氢键为主的分子间作用力，这种相互作用力使复合薄膜在承受拉应力时，MXene薄膜层的拉应力能够传递到细菌纤维素薄膜层上，从而发挥细菌纤维素的力学增强的作用；细菌纤维素薄膜层和MXene薄膜层交替排列的结构中，电磁波能够在多层MXene薄膜层之间发生内部多次反射效应，增加了电磁波在复合薄膜内部的行程，使得更多的电磁波辐射能量被MXene吸收，从而提高了复合薄膜整体的电磁屏蔽性能。蔽性能。蔽性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合电磁屏蔽薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料领域，具体而言，涉及一种MXene/细菌纤维素复合电磁屏蔽薄膜及其制备方法

技术介绍

[0002]随着手持电子设备和可穿戴电子设备的日益普及，电磁波辐射污染变得无处不在。电磁波辐射会导致电子设备之间、设备内部元器件之间的互相干扰，影响设备的正常工作，还对人体有着潜在的危害。因此如何更好地做好电磁波干扰的防护是非常具有研究价值的问题。
[0003]电磁屏蔽材料是通过反射或吸收电磁波，从而使尽可能少的电磁波辐射透射到另一侧的材料，广泛应用于电磁波干扰的防护。通常，一些高导电率的金属材料具有较好的电磁屏蔽能力，如铜、铝等，但是金属材料的密度高、不耐腐蚀和柔性差等缺点限制了其应用。近年来，一些碳基电磁屏蔽材料受到了广泛的研究，如碳纳米管和石墨烯等，碳基电磁屏蔽材料具有轻量、柔性、抗腐蚀等优点，具有优良的应用前景，但是，碳基电磁屏蔽材料在柔性膜形态下的电磁屏蔽性能还有待提高。
[0004]因此，寻找一种既具有优良的机械性能和耐久性，又具有优良电磁屏蔽性能的电磁屏蔽材料非常具有研究价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种复合电磁屏蔽薄膜及其制备方法，可以解决现有技术中的上述缺陷。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种复合电磁屏蔽薄膜，包括：若干细菌纤维素薄膜层和若干MXene薄膜层，其中，所述细菌纤维素薄膜层与所述MXene薄膜层交替排列，且所述复合电磁屏蔽薄膜的两个外表面均为所述细菌纤维素薄膜层。
[0008]本专利技术的复合电磁屏蔽薄膜中，细菌纤维素薄膜层与MXene薄膜层之间存在以氢键为主的分子间作用力，氢键形成于细菌纤维素分子上的
‑
OH基团和MXene分子上的
‑
OH或
‑
F基团之间。这种相互作用力使复合薄膜在承受拉应力时，MXene薄膜层的拉应力能够传递到细菌纤维素薄膜层上，从而发挥细菌纤维素的力学增强的作用。
[0009]进一步的，多层MXene薄膜层之间存在相互作用，电磁波入射MXene薄膜层时发生反射和透射，伴随着一部分电磁波辐射能量被MXene吸收。在本专利技术的细菌纤维素薄膜层和MXene薄膜层交替排列的结构中，电磁波能够在多层MXene薄膜层之间发生内部多次反射效应，增加了电磁波在复合薄膜内部的行程，使得更多的电磁波辐射能量被MXene吸收，从而提高了复合薄膜整体的电磁屏蔽性能。
[0010]在一些实施例中，所述细菌纤维素薄膜层的厚度为1μm至50μm，优选5μm
‑
50μm，进一步优选10μm
‑
45μm。
[0011]在一些实施例中，所述MXene薄膜层的厚度为1μm至55μm，优选10μm
‑
50μm。
[0012]在一些实施例中，所述复合电磁屏蔽薄膜的总厚度为3μm至250μm，优选30μm至230μm，进一步优选100μm至200μm。
[0013]在一些实施例中，所述复合电磁屏蔽薄膜具有2
‑
10层所述MXene薄膜层，以及3
‑
11层所述细菌纤维素薄膜层。理论上，MXene薄膜层的层数越多，电磁屏蔽效果越好，但更多层制备工艺上比较困难。
[0014]在一些实施例中，所述复合电磁屏蔽薄膜中的细菌纤维素与MXene的质量比为1～5：1～5。
[0015]本专利技术还提供了一种如上所述的复合电磁屏蔽薄膜的制备方法，包括步骤：
[0016](1)细菌纤维素纤维匀浆的制备
[0017](2)MXene分散液的制备
[0018](3)分别滤干所述的细菌纤维素纤维匀浆和MXene分散液，得到细菌纤维素薄膜层和MXene薄膜层，使所述细菌纤维素薄膜层和所述MXene薄膜层之间交替分布以形成所述的复合电磁屏蔽薄膜。
[0019]在上述的制备方法中，所述步骤(1)包括：首先对原料细菌纤维素湿凝胶的预处理，所述预处理为原料细菌纤维素湿凝胶先后多次在碱溶液和酸溶液中浸泡和超声冲洗，然后对预处理产物进行高速搅拌匀浆处理；所述步骤(2)包括，Ti3AlC2前驱体经过LiF/HCl溶液刻蚀、乙醇嵌插、超声剥离得到MXene分散液。
[0020]在上述的制备方法中，步骤(1)包括：分别配置不同浓度的NaOH溶液，采用该不同浓度的NaOH溶液依次对细菌纤维素湿凝胶浸泡处理，每次浸泡处理的时间为05
‑
10h，NaOH溶液浓度为0.5
‑
5wt.％，再洗涤至浸出液呈中性；将经碱处理后的细菌纤维素湿凝胶进行酸处理，采用0.1
‑
5wt.％的醋酸溶液处理，处理时间为1
‑
30h，最后冲洗细菌纤维素湿凝胶至浸出液呈中性。
[0021]在上述的制备方法中，所述的细菌纤维素纤维匀浆浓度为0.5wt.％，所述的MXene分散液的浓度为4.5mg/mL。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0023]第一，本专利技术的MXene/细菌纤维素复合薄膜制备方法中，通过一种简便的交替抽滤工艺实现了MXene与细菌纤维素的夹层结构；其中，细菌纤维素提供了良好的机械性能，同时对MXene薄膜层侵入较小，保持了MXene薄膜层良好的电磁屏蔽性能；MXene在所述复合薄膜中以多个被细菌纤维素分隔的子层存在，具有多层反射效应，进一步提高了电磁屏蔽性能。
[0024]第二，本专利技术的细菌纤维素薄膜层和MXene薄膜层交替排列的结构使细菌纤维素薄膜层为MXene薄膜层提供结构支撑，防止MXene吸水后结构被破坏，使所述复合薄膜具有良好的耐水性能，在浸水24h后仍能保持结构完整性，且具有25.36dB～39.56dB的电磁屏蔽性能，相比浸水处理前没有明显下降。
[0025]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例2的复合电磁屏蔽薄膜的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例1
‑
4、对比例1
‑
3的薄膜的X射线衍射图；
[0028]图3为实施例1
‑
4、对比例1
‑
3制备的薄膜的拉伸应力
‑
应变曲线；
[0029]图4为实施例1
‑
4、对比例1
‑
3制备的薄膜进行的拉伸强度和最大拉伸应变图；
[0030]图5为实施例1
‑
4、对比例1
‑
3制备的薄膜的电磁屏蔽性能测试图；
[0031]图6(a)是本专利技术实施例1的复合电磁屏蔽薄膜在X波段的反射损耗(SE_R)和吸收损耗(SE_A)与总电磁屏蔽效率(SE_T)曲线；
[0032]图6(b)是本专利技术实施例2的复合电磁屏蔽薄膜在X波段的反射损耗(SE_R)和吸收损耗(SE_本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合电磁屏蔽薄膜，其特征在于，包括：至少一层细菌纤维素薄膜层和至少一层MXene薄膜层，其中，所述细菌纤维素薄膜层与所述MXene薄膜层交替排列，且所述复合电磁屏蔽薄膜的两个外表面均为所述细菌纤维素薄膜层。2.根据权利要求1所述的复合电磁屏蔽薄膜，其特征在于，所述细菌纤维素薄膜层的厚度为1μm至50μm。3.根据权利要求1所述的复合电磁屏蔽薄膜，其特征在于，所述MXene薄膜层的厚度为1μm至55μm。4.根据权利要求1所述的复合电磁屏蔽薄膜，其特征在于，所述复合电磁屏蔽薄膜的总厚度为3μm至250μm。5.根据权利要求1所述的复合电磁屏蔽薄膜，其特征在于，所述复合电磁屏蔽薄膜具有2
‑
10层所述MXene薄膜层，以及3
‑
11层所述细菌纤维素薄膜层。6.根据权利要求1所述的复合电磁屏蔽薄膜，其特征在于，所述复合电磁屏蔽薄膜中的细菌纤维素与MXene的质量比为1～5：1～5。7.根据权利要求1所述的复合电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：(1)细菌纤维素纤维匀浆的制备(2)MXene分散液的制备(3)分别滤干所述的细菌纤维素纤维匀浆和MXene分散液，得到细菌纤维素薄膜层和MXene薄膜层，使所述细菌纤维素薄膜层和所述MXene薄膜层之间交替分布以形成所述的复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆雷，陈宇湛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：