[发明专利]高强度柔性自支撑电磁屏蔽薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度柔性自支撑电磁屏蔽薄膜及其制备方法，通过聚多巴胺的粘附作用将银纳米线负载在纳米纤维素上，获得高导电性聚多巴胺改性纳米纤维素导电纤维，首次通过导电纤维辅助插层作用实现对二维Ti₃C₂的片层剥离，提高插层率和层间距，获得单层或2‑10层的少层的Ti₃C₂MXene纳米片，同时一维导电纤维与二维纳米片通过正负电荷的静电作用和氢键作用自组装成三维“砖‑泥”结构导电网络，最后通过高压压滤法一步合成柔性电磁屏蔽薄膜。本发明制备的柔性自支撑薄膜对电磁波屏蔽效果显著，且具有机械强度高、弯折柔韧性好、合成工艺简单的特点，可满足实际应用中柔性电子的具体要求。

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽薄膜及其制备方法，特别是涉及一种柔性电磁屏蔽薄膜及其制备方法，应用于电磁屏蔽材料技术领域。

背景技术

电磁干扰和电磁辐射对便携式电子、航天和国防安全和人类健康造成严重危害。以金属为代表的传统电磁屏蔽材料，由于密度大、柔性差、易腐蚀等缺点，难以满足轻质便携电子产品发展的需求。近年来，MXene作为一种新型的二维层状过渡金属碳/氮化物，具有优异的金属导电性(电导率高达65000S/m)和铁磁性，成为一种理想的电磁屏蔽材料，然而现有的MXene电磁屏蔽薄膜由于机械强度低、弯折性差等缺点限制了实际应用。

通过添加其他物料形成复合材料是解决材料本身缺陷的一个优异的方法。韩国科学技术研究院Shahzad等利用海藻酸钠插层Ti₃C₂MXene的方法制备出高电导率、高电磁屏蔽效能(约92dB)的薄膜材料，但遗憾的是没有给出薄膜的机械性能，而超薄材料的抗拉强度和抗压强度是薄膜能否投入实际应用非常重要的数据。美国德雷塞尔大学的Gogotsi等人利用聚乙烯醇增强Ti₃C₂MXene，拉伸断裂强度由22MPa增强到91MPa，然而电导率降低了10倍。北京化工大学张好斌等采用水合肼诱发Ti₃C₂Tx MXene薄膜发泡，首次制备了疏水、柔性和轻质的MXene泡沫薄膜，电磁屏蔽效能由未发泡时的53dB提高到70dB(X波段，8.2-12.4GHz)，拉伸强度由16.5MPa下降为4MPa。

因此，选取合适的增强材料、合理设计工艺条件，开发高强度、柔性、高效的MXene电磁屏蔽薄膜以满足柔性器件弯折变形下的性能要求具有重要意义，这成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种高强度柔性自支撑电磁屏蔽薄膜及其制备方法，本发明薄膜对电磁波屏蔽效果显著，且具有机械强度高、弯折柔韧性好的特点，可满足实际应用中柔性电子的具体要求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度柔性自支撑电磁屏蔽薄膜，利用聚多巴胺PDA的粘附作用将银纳米线AgNWs负载在纳米纤维素NFC上，获得形式为AgNWs@PDA-NFC的聚多巴胺改性导电纤维；并通过导电纤维协同插层作用，使块状Ti₃C₂中的片层进行剥离，增大Ti₃C₂的插层率和薄层间距，获得单层或2-10层的少层的Ti₃C₂MXene纳米片；最后通过正负电荷的静电作用和氢键作用，将一维的AgNWs@PDA-NFC导电纤维素与二维的Ti₃C₂MXene纳米片构筑形成三维的具有“砖-泥”结构形式导电网络，通过高压压滤法，进行一步法组装，形成柔性电磁屏蔽薄膜，提高电磁屏蔽薄膜的机械强度。

一种本发明高强度柔性自支撑电磁屏蔽薄膜的制备方法，包括如下步骤：