【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于mbene气凝胶复合材料领域，具体涉及基于mbene的纤维素复合气凝胶的制备方法及其产品和应用。
技术介绍
1、随着5g通讯和可穿戴电子设备等高集成化和高功率化的快速发展，由电磁波引起的电磁干扰和电磁污染问题日益严重。电磁屏蔽复合材料的应用，可以有效衰减电磁波，保障精密电子元器件的可靠运行和保护人体健康。近年来，电磁屏蔽材料逐渐朝着轻质、高性能和环境友好等方向发展。与传统金属材料高反射的特性相比，气凝胶作为一种多孔材料,具备超轻,低密度的特性，通过特殊结构设计，复合气凝胶不仅能够保障结构稳定性，大幅降低材料密度，而且可以引入更多导电界面从而增强电磁波吸收并提升电磁屏蔽效能，同时实现轻量化和高电磁屏蔽性能。
2、mbene是一种新型二维过渡金属硼化物。研究表明，mbene材料具有卓越的电导率、高亲水性、丰富的表面化学、优异的稳定性和超高的杨氏模量，有很好的环境应用潜力。而基于极化和导电损耗机理，mbene具有很强的吸波性能，但目前为止，并未有关于mbene复合气凝胶的相关报道出现。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了具有轻质、高强度和高电磁屏蔽效能、可以满足在5g通讯和可穿戴电子设备上应用的基于mbene的纤维素复合气凝胶及其制备方法。
2、技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术提供了基于mbene的纤维素复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将mbene分散液和碳纳米管分散液加入纤维素
4、(2)将所得混合体系转移至聚四氟乙烯模具中，在真空干燥箱中抽真空脱泡至无气泡产生得到mbene/碳纳米管/纤维素混合体系；
5、(3)将铜柱浸入液氮进行预冷，将装有mbene/碳纳米管/纤维素混合体系的聚四氟乙烯模具置于铜柱顶端进行定向冷冻，再转移至冷冻干燥机，冷冻干燥后得到mbene/碳纳米管/纤维素复合气凝胶。
6、其中，步骤(1)具体包括如下步骤：将mab材料与hf溶液混合，在30-50℃下搅拌36-60h，离心，收集沉淀并清洗，直至上清液达到ph为6-8，将水洗后沉淀加入去离子水，在保护性气氛下超声，得到mbene分散液；作为优选，所述hf溶液质量分数为10-40％，所述mab材料：hf质量比为1：10-50。
7、其中，步骤(1)中的碳纳米管分散液包括fe3o4改性多壁或者单壁碳纳米管的任意一种或两种以上混合物。
8、其中，所述mab材料主要包括moalb、cr2 alb2、walb、fe2 alb2、mn2aib2中的一种或两种以上混合物；所述mbene分散液包括mob、crb、wb、feb、mnb中的一种或两种以上混合物的分散液。
9、其中，步骤(1)中所述mbene分散液、碳纳米管分散液与纤维素分散液质量比10-60：1-10：60-90。
10、其中，步骤(1)中离心转速8000-10000r/min,离心时间20-40min。
11、其中，步骤(3)中铜柱在液氮中预冷时间为15-30min，定向冷冻时间为20-60min。
12、其中，步骤(3)中冷冻干燥温度-55～-70℃，干燥时间50-80h，干燥真空度为10-15pa。
13、其中，所述fe3o4改性多壁或者单壁碳纳米管的制备方法包括如下步骤：
14、(1)按质量比1：40-50将单壁或者多壁碳纳米管加入到质量百分比为65-70％的浓硝酸中，超声分散20-40min，在100-130℃冷凝回流反应20-24h，然后将反应混合液的温度降到20-30℃，并用去离子水清洗过滤至ph为6.5-7，60℃烘干24-36h得到酸化过的单壁或者多壁碳纳米管；
15、(2)将酸化过的单壁或者多壁碳纳米管加入去离子水中，质量比为1：2000-3000，再分别加入fecl2·4h2o和fecl3·6h2o，所述多壁或者单壁碳纳米管：fecl2·4h2o：fecl3·6h2o质量比为1：4-5：8-10，通入n2，20-40℃超声5-10min；
16、(3)加入氨水，去离子水与氨水质量比为20-30：1，在90℃保持2-3h，产物通过外加磁场分离，并用去离子水洗涤至ph为6.5-7，50℃烘干24h，得到fe3o4改性多壁或者单壁碳纳米管。
17、本专利技术所述的方法制备得到的基于mbene的纤维素复合气凝胶。
18、本专利技术所述的基于mbene的纤维素复合气凝胶在电磁屏蔽中的应用。
19、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：本专利技术的的mbene/碳纳米管/纤维素复合气凝胶，其定向多孔结构不仅降低材料质量密度，并且有利于增强电磁波在复合气凝胶内部的界面反射，大幅度提升电磁屏蔽效能；同时宏观高度取向结构，有利于mbene相定向排列，更好的构建导电网络，提升气凝胶的导电性能；mbene与纤维素之间丰富的活性官能团，可以加强mbene与纤维素之间氢键、范德华力的结合力度，赋予复合气凝胶良好的力学性能。
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1.基于MBene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于MBene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体包括如下步骤：将MAB材料与HF溶液混合，在30-50℃下搅拌36-60h，离心，收集沉淀并清洗，直至上清液达到pH为6-8，将水洗后沉淀加入去离子水，在保护性气氛下超声，得到MBene分散液；作为优选，所述HF溶液质量分数为10-40％，所述MAB材料：HF质量比为1：10-50。
3.根据权利要求1所述的基于MBene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的碳纳米管分散液包括Fe3O4改性多壁或者单壁碳纳米管的任意一种或两种以上混合物。
4.根据权利要求2所述的基于MBene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述MAB材料主要包括MoAlB、Cr2 AlB2、WAlB、Fe2 AlB2、Mn2AIB2中的一种或两种以上混合物；所述MBene分散液包括MoB、CrB、WB、FeB、MnB中的一种或两种以上混合物的分散液。
5.根据权利要求1
6.根据权利要求1所述的基于MBene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中铜柱在液氮中预冷时间为15-30min，定向冷冻时间为20-60min。
7.根据权利要求1所述的基于MBene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中冷冻干燥温度-55～-70℃，干燥时间50-80h，干燥真空度为10-15Pa。
8.根据权利要求3所述的基于MBene的纤维素复合气凝胶的制备方法，所述Fe3O4改性多壁或者单壁碳纳米管的制备方法包括如下步骤：
9.权利要求1～8任一项所述的方法制备得到的基于MBene的纤维素复合气凝胶。
10.权利要求9所述的基于MBene的纤维素复合气凝胶在电磁屏蔽中的应用。
...【技术特征摘要】
1.基于mbene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于mbene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体包括如下步骤：将mab材料与hf溶液混合，在30-50℃下搅拌36-60h，离心，收集沉淀并清洗，直至上清液达到ph为6-8，将水洗后沉淀加入去离子水，在保护性气氛下超声，得到mbene分散液；作为优选，所述hf溶液质量分数为10-40％，所述mab材料：hf质量比为1：10-50。
3.根据权利要求1所述的基于mbene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的碳纳米管分散液包括fe3o4改性多壁或者单壁碳纳米管的任意一种或两种以上混合物。
4.根据权利要求2所述的基于mbene的纤维素复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述mab材料主要包括moalb、cr2 alb2、walb、fe2 alb2、mn2aib2中的一种或两种以上混合物；所述mbene分散液包括mob、crb、wb、feb、mnb中的一种或两种以上混合物的分散液。
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋旭，狄鹏程，陈新瑶，沈倩倩，田瑞雪，
申请(专利权)人：江苏先丰纳米材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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