[发明专利]一种三维层状MXene电磁屏蔽泡沫及制备方法

说明书

本发明涉及一种三维层状MXene电磁屏蔽泡沫及制备方法，解决目前多孔电磁屏蔽材料吸收屏蔽效能低、力学性能差以及制备工艺复杂等不足。技术方案是以湿法化学刻蚀MAX相制备少层MXene的分散液，通过双向冷冻工艺对分散液进行定向冷冻，随后通过真空干燥制得MXene气凝胶。所制得的MXene气凝胶呈现层状结构、长程有序，具备良好的压缩循环特性，强度保持率可达60％以上。总的电磁屏蔽效能可达60～100dB，其中吸收和反射屏蔽效能可通过压缩泡沫进行调整，实现了以吸收为主的电磁屏蔽特性。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽材料的技术领域，涉及一种三维层状MXene电磁屏蔽泡沫及制备方法。

背景技术

随着现代电子技术的快速发展，电子器件和无线通信设备得以广泛应用，随之产生越来越多的电磁辐射和干扰，使得空间电磁环境日趋复杂，电磁屏蔽材料受到越来越多的关注。传统的电磁屏蔽材料主要是高电导率的金属，如铜、镍、银等。尽管这些材料有足够高的屏蔽效能，但是主要是依靠反射电磁波实现的，并未真正意义的衰减电磁波，新型电磁屏蔽材料要求材料对入射电磁波有更强的吸收能力。而且，随着电子设备向微型化和便携化发展，在满足屏蔽性能要求的同时也要兼备轻质、柔性、易加工等特点。

多孔结构的电磁屏蔽材料通常对入射电磁波具有更强的吸收能力，因为高气孔率优化了材料和自由空间的阻抗匹配特性。常见的多孔屏蔽材料是高导电的金属泡沫和碳材料泡沫，如镍泡沫、石墨烯气凝胶等。尽管金属泡沫有高表现的电磁屏蔽性能，但是金属的高密度和易氧化等特点限制了其应用领域。石墨烯泡沫具有轻质和柔性等优点，目前的制备方法有还原氧化石墨烯气凝胶和化学气相沉积两种途径。还原氧化石墨烯气凝胶通常通过溶剂热或冷冻干燥工艺制备，工艺条件相对简单，但是因为还原氧化石墨烯电导率相对较低，其总的电磁屏蔽性能较差。以镍泡沫为模板，通过气相沉积可制备高质量的石墨烯泡沫，但是工艺条件比较苛刻，成本较高。

文献1“黄小忠，郭同，唐秀之等.一种三维多孔石墨烯/蜜胺泡沫复合电磁屏蔽材料及其制备方法，中国，CN107652624A[P].2018”公开了一种制备低密度的石墨烯/蜜胺电磁屏蔽泡沫的方法。该方法以蜜胺泡沫为骨架，在其表面浸渍氧化石墨烯，并通过化学还原法还原氧化石墨烯。该方法需要通过多次浸渍在蜜胺表面附着氧化石墨烯，工艺复杂，而且所使用的水合肼等化学还原剂含有较高的毒性。尽管该方法制备的泡沫密度可达0.01g/cm³，但是其电磁屏蔽效能仅为23dB左右，且材料厚度较厚。

文献2“刘立伟，李伟伟，张慧涛等.石墨烯/聚合物三维泡沫基体、其制备方法及应用，中国，CN107474461A[P].2017”公开了一种制备高导热和高导电的石墨烯/聚合物三维泡沫的方法。该方法通过化学气相沉积在泡沫金属催化剂表面生长石墨烯，然后通过模板置换法将金属骨架置换为弹性聚合物。该方法所制备的石墨烯/聚合物泡沫具有良好的力学强度和电导率，但是工艺条件要求较高，不利于实际生产。

综上所述，目前的电磁屏蔽泡沫材料在制备工艺和电磁波屏蔽性能调控等方面仍然存在较多挑战。因此，制备电磁波吸收/反射比可调、力学性能优异且工艺简单的新型电磁屏蔽泡沫是当前电磁屏蔽领域的研究重点。本说明书中以新型二维过渡族金属碳(氮)化物(MXenes)为设计主体，制备了可压缩的三维层状取向泡沫。目前尚未发现相关报道。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种三维层状MXene电磁屏蔽泡沫及制备方法，在交变电磁场中，该材料以吸收屏蔽效能为主，通过对层状泡沫的压缩可调整对入射电磁波的吸收/反射比，且该材料具有密度低、可压缩、制备方法简单等诸多优点，解决目前电磁屏蔽泡沫材料吸收屏蔽效能低、力学性能差以及制备工艺复杂等缺点。

技术方案