[发明专利]适用于高温潮湿环境的石墨烯基三维多孔电磁屏蔽材料

说明书

本发明涉及石墨烯基三维多孔电磁屏蔽材料，将碱液处理后的密胺海绵清洗至中性，干燥后的密胺海绵浸入稀释后的石墨烯基导电浆料吸附并挤压，复浸挤压后干燥固化，得到的具有疏水性三维多孔电磁屏蔽材料。石墨烯基导电浆料所采用的石墨烯原料为采用高温微机械剥离技术从天然石墨矿中剥离制得的导电石墨烯或石墨微片，在极性有机试剂中分散良好，石墨烯厚度为1‑9 nm，粒径为3‑12ｕm，电导率在1×10⁵ S m^‑1以上。所得三维屏蔽材料在10 kHz‑40 GHz频率范围内，其电磁屏蔽效能为35‑75dB。再对电磁屏蔽材料进行疏水改性，使屏蔽材料相对水的接触角最高可达164°，使适用于高温、多雨、潮湿的工作环境。

技术领域

本发明属于石墨烯电磁屏蔽材料技术领域，具体涉及一种石墨烯基三维多孔疏水性电磁屏蔽材料。

背景技术

由于无线广播、电视信号传播、微波技术的快速发展，各种电气、电子设备广泛应用，以及射频设备功率成倍增加，地面上的电磁辐射大幅度增加，已达到直接威胁人体健康的程度。电磁污染被公认为继大气污染、水污染、噪声污染后的第四大公害。而因电磁波泄漏而引发信息安全问题，还将直接威胁到国家的政治、经济、军事的安全。因此如何减少电磁辐射强度，防止电磁辐射污染，保护环境，保护人体健康及个人隐私，已是摆在人们面前一个急需解决的问题。

多孔密胺海绵因其三维连通的多孔结构、开孔率高、轻质、高比表面积以及易获取等特点而受到研究者的广泛关注。而作为二维材料的典型代表，以sp2杂化键合而成的正六边形紧密排列成蜂窝状晶格平面结构的石墨烯的发现获更是得了诺贝尔物理学奖。石墨烯以其独特的结构和优异的性能，如超高电导率、高热导率、高比表面积、高介电常数及优异的力学特性等更是有着巨大的应用潜力。

将石墨烯嵌合进海绵内部，使得海绵基复合物有着类似金属的导电性，可使电磁波入射到复合物孔洞内部并同时产生多次的反射及散射损耗，进而在一定波段内具有与实体金属板相当的电磁屏蔽效能。中国专利CN 103436939 B公开了一种电泳法制备的以泡沫金属为基底，以还原氧化石墨烯为膜层的复合材料用于电磁屏蔽。中国专利CN 102941042B公开了一种氧化石墨烯/金属氧化物杂化气凝胶的制备并应用于电磁屏蔽，该杂化气凝胶由石墨烯网络和结晶态的金属氧化物网络相互缠绕组成。由此可知，氧化石墨烯或还原氧化石墨烯具有作为电磁屏蔽材料的应用潜力。

由于基于氧化/还原法制备的氧化石墨烯或还原氧化石墨烯存在特有结构的缺陷及大量官能团残留而使得其导电性相对于石墨烯电导率的理论值（10 ⁵ S m^-1）骤降。如中国专利CN 102941042 B公开的基于氧化石墨烯/金属氧化物的杂化气凝胶，其导电率仅为10^-5 - 10² S/m^-1；中国专利CN 103407996 A公开了一种以铁镍合金为衬底材料，以乙苯为碳源，经1000 ℃以上的高温处理制备石墨烯的方法，所得石墨烯的导电率不超过2300 Sm^-1；中国专利CN 104229786 A以氧化石墨烯粉末为原料，依次经氢氧化钾、赖氨酸、甲硫氨酸和蔗糖处理后，所得的石墨烯电导率低于1800 S m^-1. 低电导率无疑降低了石墨烯的对电磁波的吸收和减弱作用，而且氧化石墨烯或还原氧化石墨烯的导热性较差，且自身的不稳定性，不适于在高热、多雨、潮湿的工作的环境中使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种高导电率的具有超疏水效果的三维多孔电磁屏蔽材料，采用的石墨烯具有更高的热导率，因此非常适用于高温、多雨、潮湿的工作环境中。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种适用于高温潮湿环境的石墨烯基三维多孔电磁屏蔽材料，是将碱液处理后的密胺海绵清洗至中性，干燥后的密胺海绵浸入稀释后的石墨烯基导电浆料吸附并挤压，复浸挤压后干燥固化，得到的具有疏水性三维多孔电磁屏蔽材料；前述石墨烯基导电浆料所采用的石墨烯原料为导电石墨烯或石墨微片。