【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种薄膜材料及其制备方法与应用，尤其涉及一种铜纳米材料电磁屏蔽薄膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、电磁辐射是指在空间中传播携带能量的电磁波的现象。随着电子产业的飞速发展，电磁波作为现代通信信息的载体，大量的电磁干扰与辐射对于灵敏度高的电子器件与人体健康产生的影响不可低估。
2、在目前的研究中，解决电磁干扰(emi)的传统策略依赖于各种材料，通过不同的反射或吸收机制将目标与电磁波源分离。具有导电性或磁性即电磁波相互作用的特定材料可以通过吸收电磁波达到减少emi的效果。其中，应用最广泛、成本效益最高的电磁干扰屏蔽材料是导电材料，如金属基薄膜、金属箔和网格。屏蔽膜内部结构的微观或纳米结构也是提高电磁干扰屏蔽效率(se)的一种方法。微观结构内部的空腔与孔隙会多次反射电磁波，这种方法通常通过最大限度地在屏蔽系统中提高电磁波(em)的移动路径来导致多次内部反射，以此增强电磁屏蔽效果。
3、在具有优异等离激元特性的金、银、铜三种纳米结构中，相对成熟的金银纳米结构及铜纳米线研究，铜纳米片研究较少，且主要集中在硫化铜纳米片。
4、目前，铜纳米片的合成工艺相对较少，对其晶体构型、径向尺寸、长度以及表面形貌的控制技术尚不成熟，且纯铜纳米片的化学性质较活泼，暴露在空气中很容易发生氧化，腐蚀，为后续的性能测试和应用带来干扰，导致所得产品的使用具有一定局限性。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种具有频率选择性、电磁屏蔽效果好的铜纳米
2、本专利技术的第二个目的是提供上述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法；
3、本专利技术的第三个目的是提供上述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的应用。
4、技术方案：本专利技术所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜，包括基材，所述基材上负载有铜纳米片与铜纳米线混合堆积后形成的材料层。
5、其中，所述铜纳米片尺寸为1μm-9μm，形状为三角形或六边形；较大尺寸的铜纳米片堆叠，提高整个系统的电磁屏蔽性能。
6、其中，所述铜纳米线直径为40-60nm，长度为13-25nm；铜纳米线作为连接铜纳米片的介质，提高整个系统的导电性。
7、其中，所述基材为耐有机溶剂的微孔滤膜至少一种；优选为pet膜。
8、上述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，将铜纳米片与铜纳米线均匀混合并分散，抽滤并去除表面的有机物与氧化层，得到具有电磁屏蔽性能的薄膜。
9、其中，包含以下步骤：
10、(1)将铜纳米线与铜纳米片材料提纯、混合后分散，超声震荡获得均匀分散的溶液；
11、(2)将步骤(1)中得到的溶液抽滤到耐有机溶剂的微孔滤膜上，加压转移到基材上得到铜纳米材料薄膜；
12、(3)将步骤(2)中得到的薄膜置于酸性溶液中清洗，经惰性气体吹扫干燥后获得铜纳米材料电磁屏蔽薄膜。
13、其中，所述步骤(1)中的铜纳米片浓度80mg/l-100mg/l，铜纳米线浓度40mg/l-60mg/l。铜纳米片与铜纳米线以1:1-2:1的体积比例混合。比例小于前述范围时，会使得铜纳米材料间连接过少，导致薄膜电阻过大，从而影响电磁屏蔽性能；比例大于前述范围，会使得后续表面残留有机物与氧化层无法完全清除，增大电阻影响实际性能。
14、其中，步骤(1)中，所述铜纳米片通过以下步骤制得：将铜盐、亲水性表面活性剂、疏水性表面活性剂、还原剂溶于水中后，加入碱金属卤化物溶液，将得到的混合溶液先在100-110℃反应5-6h，然后快速降温到80-90℃下继续密封加热5-6h，得到微米级的铜纳米片。
15、其中，所述铜盐、疏水性表面活性剂、亲水性表面活性剂、还原剂的摩尔比为1:0.25-0.4:0.125-0.2:2。
16、其中，所述亲水性表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，简称pvp；所述疏水性表面活性剂为十六胺，简称hda；所述碱金属卤化物为ki、nai或nabr中的至少一种；所述还原剂优选为葡萄糖。
17、其中，步骤(2)中，抽滤时间为30-35s，抽滤时间过短会残留较多溶剂，时间过长会使得铜纳米材料粘滞与滤膜上，不利于后面的转移操作；所述耐有机溶剂的微孔滤膜优选为醋酸滤膜。
18、其中，步骤(2)中，加压压强为0.8-1mpa，压强过小会导致转移不完全，压强过大会导致醋酸滤膜破裂影响转移效果；加压时间为50-60s。
19、其中，步骤(3)中，所述酸性溶液为醋酸等弱酸溶液，溶液浓度为80-90％。
20、其中，步骤(3)中，所述惰性气体优选为氮气。
21、上述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜在航空器电磁屏蔽保护层、军用或民用飞机的玻璃窗口以及直升机光电座舱中的应用。
22、专利技术原理：在制备铜纳米片时，亲水与疏水表面活性剂选择性地阻止cu纳米线两侧的(200)面，而使纳米线沿<111>方向生长。卤素离子能在cu(200)，cu(111)上取代表面活性剂，加快<100>方向上的生长速率，降低(111)面的生长速率，使得cu纳米团簇生长成平板状。亲水与疏水表面活性剂的使用使整个制备过程呈现亲水性。
23、本专利技术采用有较大尺寸的铜纳米片和较高长径比的铜纳米线作为电磁屏蔽薄膜的材料，电磁屏蔽材料，特别是聚合物复合材料，其电磁屏蔽性能受到多种因素的影响。主要影响因素包括电性能和磁性能两个方面。电导率越高，反射损耗(ser)和吸收损耗(sea)都会提高，证明电导率对于电磁波反射和吸收都具有积极的影响。纳米线的长径比、纳米片的径厚比越大，复合材料电磁屏蔽效果越好。
24、有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：
25、(1)采用有较大尺寸的铜纳米片和较高长径比的铜纳米线作为电磁屏蔽薄膜的材料，由于铜纳米片与铜纳米线的均匀网格排布，该电磁屏蔽薄膜表现出一定的频率选择性，工作频带在8.9-9.6ghz，且具有良好的稳定性。(2)本专利技术提供一种水相法制备铜纳米片的制备方法，制备尺寸在1μm-9μm范围的铜纳米片，所制得的铜纳米片在溶液中有六个月的稳定性。(3)本专利技术的铜纳米材料薄膜具有较好的电磁屏蔽性能，本身作为柔性材料可弯折，是一种有潜力的电磁屏蔽材料。(4)在频率选择性方面，相较于一般的频率选择表面，纳米材料薄膜具有更好的柔韧性和更薄的厚度，材料本身的结构带来的频率选择性降低了制作成本。(5)本专利技术的材料科应用于航空器电磁屏蔽保护层、军用或民用飞机的玻璃窗口以及直升机光电座舱等方面。
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1.一种铜纳米材料电磁屏蔽薄膜，其特征在于，包括基材，所述基材上负载有铜纳米片与铜纳米线混合堆积后形成的材料层。
2.根据权利要求1所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜，其特征在于，所述铜纳米片尺寸为1μm-9μm；所述铜纳米线直径为40-60nm，长度为13-25nm。
3.一种权利要求1所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，将铜纳米片与铜纳米线均匀混合并分散，抽滤并去除表面的有机物与氧化层，得到具有电磁屏蔽性能的薄膜。
4.根据权利要求3中的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
5.根据权利要求4中所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，铜纳米片和铜纳米线的体积比为1:1-1:2。
6.根据权利要求4中所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铜纳米片通过以下步骤制得：将铜盐、亲水性表面活性剂、疏水性表面活性剂、还原剂溶于水中后，加入碱金属卤化物溶液，将得到的混合溶液先在100-110℃反应5-6h，然后快速降温到80-90℃下继续密
7.根据权利要求6中所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，所述铜盐、疏水性表面活性剂、亲水性表面活性剂、还原剂的摩尔比为1:0.25-0.4:0.125-0.2:2。
8.根据权利要求6中所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，所述亲水性表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述疏水性表面活性剂为十六胺，所述碱金属卤化物为KI、NaI或NaBr中的至少一种。
9.根据权利要求4中所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，铜纳米片浓度为80-100mg/L；铜纳米线浓度为40-60mg/L。
10.一种权利要求1所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜在航空器电磁屏蔽保护层、军用或民用飞机的玻璃窗口以及直升机光电座舱中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铜纳米材料电磁屏蔽薄膜，其特征在于，包括基材，所述基材上负载有铜纳米片与铜纳米线混合堆积后形成的材料层。
2.根据权利要求1所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜，其特征在于，所述铜纳米片尺寸为1μm-9μm；所述铜纳米线直径为40-60nm，长度为13-25nm。
3.一种权利要求1所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，将铜纳米片与铜纳米线均匀混合并分散，抽滤并去除表面的有机物与氧化层，得到具有电磁屏蔽性能的薄膜。
4.根据权利要求3中的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
5.根据权利要求4中所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，铜纳米片和铜纳米线的体积比为1:1-1:2。
6.根据权利要求4中所述的铜纳米材料电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铜纳米片通过以下步骤制得：将铜盐、亲水性表面活性剂、疏水性表面活性剂、还...
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