【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石墨烯复合材料制备及电磁屏蔽材料，具体涉及一种基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料及其制备方法。
技术介绍
1、电子信息产业的快速发展促进人类文明进步的同时也产生了严重的电磁污染，对通信、电子设备以及人类健康产生不容忽视的影响。利用电磁屏蔽材料阻隔或者衰减被屏蔽区域与外界的电磁能量传播是有效消除电磁污染的主要手段。目前广泛使用的传统金属电磁屏蔽材料，虽然具有良好的电磁屏蔽性能，但屏蔽机制单一，主要以反射为主，并且密度大、成本高且易腐蚀，已难以满足新兴电子信息领域对设备轻量化、柔性化、微型化的需求。此外，现代电子设备正迅速向着功能化、小型化方向发展，在有限的区域内，电子设备的高速运行不可避免地会产生大量的热，若不能及时有效地散热，不仅会影响电子器件安全稳定的运行，而且会降低电子设备的寿命。因此，开发轻质、宽频、高性能的新型高导热电磁屏蔽材料，将会极大推动其在电子领域的应用，具有重要的科学意义。
2、石墨烯作为一种新型碳材料，具有高电导率、低密度、高热稳定性，强耐腐蚀性、优异力学性能等优点，易于在聚合物基体中构建完善的导电网络，弥补传统金属屏蔽材料的不足，是设计高性能电磁屏蔽材料的理想选择。但要实现较高电磁屏蔽效能往往需要较高石墨烯填充量，易造成团聚，从而阻碍导热通道形成并影响材料机械性能。六方氮化硼(h-bn)具有出色的导热性，是改善聚合物材料绝缘导热性能的最优填料之一。通过构建石墨烯和h-bn异质结构，并与柔性聚合物基体复合，可赋予复合材料高导热性和高电磁屏蔽性能，在新兴集成电子通讯
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料及其制备方法，用于解决现有电磁屏蔽材料电磁屏蔽方式单一，反射率过高，散热较差以及制备方式复杂的技术问题。本专利技术制备的电磁屏蔽材料兼具优异的电磁屏蔽功能和良好的导热性能，可广泛用于高集成电子通讯相关领域。
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，包括以下步骤：
4、s1、以镍泡沫为基底制备镍泡沫基底石墨烯；
5、s2、对步骤s1制备好的镍泡沫基底石墨烯进行化学气相沉积处理，制备得到镍泡沫基底石墨烯/六方氮化硼异质结构；
6、s3、以步骤s2得到的镍泡沫基底石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体，经刻蚀、浸渍、烘干、脱模处理后制备得到gf/hbn/pei电磁屏蔽导热材料。
7、优选地，步骤s1中，以镍泡沫为基底制备镍泡沫基底石墨烯具体为：
8、采用乙酸、丙酮和异丙醇对镍泡沫基底进行超声处理10～20min；
9、用去离子水进行清洗，得到镍泡沫基底样品；
10、抽真空处理后，在载气环境下，对镍泡沫基底样品进行升温处理，并通入前驱气体进行生长，经自然冷却得到镍泡沫基底石墨烯。
11、优选地，步骤s1中，将清洗后的镍泡沫基底置于石英样品台上，并移至管式炉中央温区，抽真空10min后，以200sccm氩气和20sccm氢气为载气，并控制管式炉腔内压强恒定在常压720torr。
12、优选地，步骤s1中，制备镍泡沫基底石墨烯处理具体为：
13、管式炉腔内压强恒定在常压720torr后，以10℃/min升温到850℃，再以5℃/min升温到900～1050℃，通入流量2.5～10sccm的甲烷继续生长20～60min，关闭氢气和甲烷，继续通氩气并自然冷却，得到镍泡沫基底石墨烯。
14、优选地，步骤s2中，制备镍泡沫基底石墨烯/六方氮化硼异质结构具体为：
15、将步骤s1得到的镍泡沫基底石墨烯放于石英样品台上，并移至管式炉中央温区，同时在样品台上游处放置装有氨硼烷的坩埚；控制氩气、氢气流速，管式炉以及氨硼烷的升温速率，进行化学气相沉积，得到镍泡沫基底石墨烯/六方氮化硼异质结构。
16、优选地，氮化硼的生长条件如下：
17、将步骤s1得到的镍泡沫基底石墨烯置于管式炉中，先抽真空10min，然后通入45sccm氩气和5sccm氢气作为载气，控制管式炉腔内压强恒定在常压，以30℃/min升至目标生长温度1000℃，同时将氨硼烷加热带升温至升华温度70℃，生长时间为5～15min。
18、优选地，步骤s3中，制备得到gf/hbn/pei电磁屏蔽导热材料具体为：
19、刻蚀镍泡沫基底石墨烯/六方氮化硼的金属模板，利用去离子水洗涤、干燥，得到自支撑的高质量三维石墨烯/六方氮化硼材料；
20、将刻蚀后的石墨烯/六方氮化硼材料置于模具中，滴涂pei/nmp溶液后进行高温处理；脱模后抽真空进行高温处理，得到石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的gf/hbn/pei高导热电磁屏蔽材料。
21、优选地，刻蚀镍泡沫基底石墨烯/六方氮化硼的金属模板具体为：
22、在70℃条件下，采用浓度1m/1m的混酸fecl3/hcl溶液，刻蚀12h。
23、优选地，pei/nmp溶液的浓度为150mg/ml，高温处理时间为6～12h，脱模后抽真空进行高温处理时间为6～12h。
24、本专利技术的另一技术方案是，基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料，gf/hbn/pei复合材料材料的电磁屏蔽效能为54.7～75.4db，导热系数为2.0～4.5w/m·k。
25、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
26、本专利技术在制备镍泡沫基底石墨烯时，采用化学气相沉积法。该方法通过在气相条件下，将碳源分子进行热分解使其在镍泡沫基底上形成石墨烯。相比于其他制备方法，该方法具有效率高、可控性强、可大面积批量化制备等优势，且通过化学气相沉积法制备的绝缘基底石墨烯质量高、晶格完整，电学性能优异，更符合在实际石墨烯材料生产中的质量要求。
27、本专利技术在制备石墨烯/六方氮化硼异质结时，采用化学气相沉积制备石墨烯/六方氮化硼异质结构。该方法操作简单，具有良好的可控性。石墨烯-六方氮化硼双重导热网络的构建赋予复合材料良好的热导率。
28、本专利技术选择石墨烯与六方氮化硼形成异质结构，通过多层级三维多孔结构增强复合材料的电磁屏蔽效能和热导率，相比纯石墨烯泡沫屏蔽材料，具有重要研究意义和价值。
29、综上所述，本专利技术具有高电磁屏蔽效能，高热导率，优异的机械性能等优势，且其制备过程可控、可重复，符合批量化生产的实际需求。
30、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，步骤S1中，以镍泡沫为基底制备镍泡沫基底石墨烯具体为：
3.根据权利要求1所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，步骤S1中，将清洗后的镍泡沫基底置于石英样品台上，并移至管式炉中央温区，抽真空10min后，以200sccm氩气和20sccm氢气为载气，并控制管式炉腔内压强恒定在常压720Torr。
4.根据权利要求1所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，步骤S1中，制备镍泡沫基底石墨烯处理具体为：
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，步骤S2中，制备镍泡沫基底石墨烯/六方氮化硼异质结构具体为：
6.根据权利要求5所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材
7.根据权利要求1所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，步骤S3中，制备得到GF/hBN/PEI电磁屏蔽导热材料具体为：
8.根据权利要求7所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，刻蚀镍泡沫基底石墨烯/六方氮化硼的金属模板具体为：
9.根据权利要求7所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，PEI/NMP溶液的浓度为150mg/ml，高温处理时间为6～12h，脱模后抽真空进行高温处理时间为6～12h。
10.根据权利要求1至9中任一项所述方法制备的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料，其特征在于，本专利技术制备的GF/hBN/PEI复合材料材料的电磁屏蔽效能为54.7～75.4dB，导热系数为2.0～4.5W/m·k。
...【技术特征摘要】
1.基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，步骤s1中，以镍泡沫为基底制备镍泡沫基底石墨烯具体为：
3.根据权利要求1所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，步骤s1中，将清洗后的镍泡沫基底置于石英样品台上，并移至管式炉中央温区，抽真空10min后，以200sccm氩气和20sccm氢气为载气，并控制管式炉腔内压强恒定在常压720torr。
4.根据权利要求1所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，步骤s1中，制备镍泡沫基底石墨烯处理具体为：
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯/六方氮化硼异质结构为主体的高导热电磁屏蔽材料制备方法，其特征在于，步骤s2中，制备镍泡沫基底石墨烯/六方氮化硼异质结构具体为：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾玎，马延昊，成永红，余浩，吴成龙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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