[发明专利]一种石墨烯金属复合电磁屏蔽膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯膜的制备方法，尤其涉及一种石墨烯金属复合电磁屏蔽膜的制备方法。

背景技术

电子元件对外界的干扰，称为EMI(Electromagnetic Interference)。随着信息和通讯设备的发展，电子电气产品趋于多功能和小型化，随身电子产品数量迅速增加，环境中电磁波污染也日益严重，不但造成各种仪器功能故障和系统错误，也容易对人体产生影响。传统的电池屏蔽材料是基于金属的，具有材料密度高、易腐蚀、吸收频带窄等缺点。因此，对电磁屏蔽材料也提出了轻量化、高屏蔽性能、宽屏蔽频带等要求。2010年，英国曼彻斯特大学的两位教授Andre Geim和Konstantin Novoselov因为首次成功分离出稳定的石墨烯获得诺贝尔物理学奖，掀起了全世界对石墨烯研究的热潮。石墨烯（Graphene）是一种单分子层二维晶体，具有已知材料最高的强度（Science, 2008, 321, 385-388）以及优异的导电性和导热性，是目前最理想的二维纳米材料。基于其优异的导电性、热导率、机械性能和低密度，石墨烯可以作为碳基的电磁屏蔽材料。

最近发表的一篇文献报道了薄层石墨烯片在100℃时的电磁屏蔽性能达到了38 dB（Advanced materials2014, 26, 3357.）；另一篇文献中，0.3毫米厚度的石墨烯膜在常温表现出46.3 dB的电磁屏蔽性能（J. Mater. Chem. C2014, 2, 5057.）；最新发表在先进功能材料杂志的一篇文章通过溶剂蒸发自组装的方法制备了大面积的石墨烯膜，在2000度高温处理后，厚度只有0.0084mm的石墨烯膜的电磁屏蔽性能达到了20 dB（Adv. Funct. Mater.2014, 24, 4542.）。虽然这些石墨烯膜都具备一定的电磁屏蔽性能，但是离实际要求还有一定的距离。如果能将石墨烯与金属复合，制备石墨烯-金属复合材料，就能将石墨烯高导热、高韧性、低密度的优点与金属高电磁屏蔽性能结合，制备出质量轻、厚度薄、韧性好、屏蔽频带宽的新材料。但是，现存的制备方法难以实现结构规整的石墨烯膜的大规模连续化制备。大规模制备结构可控的石墨烯金属复合膜仍然是一个挑战。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种石墨烯金属复合电磁屏蔽膜的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯金属复合电磁屏蔽膜的制备方法，步骤如下：

（1）将1重量份的石墨烯，5~150重量份的溶剂混合，超声分散后得到石墨烯分散液。

（2）将步骤（1）制备的石墨烯分散液，以10~1000 mL/h的挤出速度在一字形模口的制备装置中挤出，于10~80℃的凝固液中停留1~100秒凝固成膜，干燥后得到高强度石墨烯膜。

（3）通过物理沉淀或化学电镀沉积在步骤（2）制备的高强度石墨烯膜的两侧沉积厚度为0.01-1000μm的金属纳米粒子，得到石墨烯金属复合电磁屏蔽膜。

所述步骤（2）中的一字形模口的制备装置为长方体结构，中间开有一个逐渐变窄的一字形模口。

所述步骤（3）中的金属纳米粒子主要由金、银、铝、铜、铁、锌、铬、镍、钴、铂、钯、铱、铑、钌、钛、钒、镁、铟、镧、铟、锑纳米粒子的一种或多种按照任意比组成。

所述的物理沉积主要选自真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。

所述步骤（1）的溶剂主要由水、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、二甲亚砜、吡啶、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丁酮、乙二醇、二甘醇中的一种或者多种按照任意配比混合混合后得到的混合液。

所述的凝固液主要由甲醇、乙醇、乙酸乙酯、正丁醇、乙二醇、环己酮、丙三醇、乙酸丁酯、丙二醇、醋酸正丙酯、乙酸、丙三醇、异丁醇、乙酸甲酯中的一种或多种按照任意配比混合混合得到的混合液。

该方法也可以由以下步骤组成：

（1）将1重量份的氧化石墨烯，5~150重量份的溶剂混合，超声分散后得到氧化石墨烯分散液。

（2）将氧化石墨烯分散液，以10~1000 mL/h的挤出速度在一字形模口的制备装置中挤出，于10~80℃的凝固液中停留1~100秒凝固成膜，干燥后得到氧化石墨烯膜。

（3）将步骤（2）获得的氧化石墨烯膜在还原剂中还原，洗涤干燥得到高强度石墨烯膜。