[发明专利]电磁屏蔽用弹性可控石墨烯气凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电磁屏蔽用弹性可控石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：首先在搅拌条件下，将银纳米线水分散液加入到氧化石墨烯水分散液中，搅拌5～60min获得氧化石墨烯/银纳米线水分散液；向所得氧化石墨烯/银纳米线水分散液中加入还原剂，搅拌至还原剂溶解，获得混合液；之后将所得混合液于50～100℃加热30～90min，获得水凝胶Ⅰ；将所得水凝胶Ⅰ置于‑40～‑10℃冷冻0.5～8h后，室温下融化，获得水凝胶Ⅱ；将所得水凝胶Ⅱ在70～100℃下加热2～8h，获得水凝胶Ⅲ；将所得水凝胶Ⅲ洗涤后于常压下干燥，获得石墨烯气凝胶。按照上述方法制备获得的石墨烯气凝胶单位密度电磁屏蔽效能高。

技术领域

本发明涉及新材料制备技术领域，具体涉及一种电磁屏蔽用弹性可控石墨烯气凝胶及其制备方法。

背景技术

随着信息时代的不断发展，高性能电子产品和无线电技术的广泛普及，电磁波污染成为人们生活中不可忽视的问题。5G时代的逐步临近，更是伴随着高频率的引入、零部件的升级以及联网设备及天线数量的成倍增长，设备本身以及设备与设备之间的电磁干扰和辐射无处不在，这不仅影响了设备自身及周围设备的使用性能和使用寿命，还对人们的身体健康造成一定的危害。因此人们对高性能电磁屏蔽器件的需求持续增长。导电性是影响电磁屏蔽材料的一个关键因素，目前市场上的电磁屏蔽产品主要是性能良好的金属基材料，但是高的密度和差的环境稳定性严重限制了其进一步的发展。因此，除了良好的电磁屏蔽性能，质轻、优异的化学稳定性同样是决定电磁屏蔽产品发展的重要因素。

碳系材料，尤其是石墨烯、碳纳米管构筑的三维碳材料以其超低的密度、优异的导电性和化学稳定性、耐腐蚀等特性，在抵抗电磁辐射和干扰方面具有较大的应用前景。目前，从氧化石墨烯出发，对其进行化学或热还原是制备石墨烯气凝胶的常用方法，这种方法具有简单、成本低等特点，但经化学或热还原的石墨烯导电性能大大降低，不利于石墨烯在电磁屏蔽领域的应用，因此通常需要加入第二组分提高材料的导电性。银纳米线具有较高的电导率，且其较大的长径比便于彼此交织在一起形成通路，但单独的银纳米线暴露在环境中容易发生腐蚀，影响材料的性能。

申请号为201510455638.9的中国发明专利制备了银纳米线/石墨烯复合弹性气凝胶，该气凝胶表现为高弹性、电阻可调等特性，但首先该气凝胶制备过程中涉及高耗能的干燥方式，同时，采用冷冻干燥或超临界干燥制备得到的石墨烯气凝胶的孔径较小，孔壁较薄，不足以抵抗较大的外力变形，且回弹性较差。申请号为201810101813.8的中国发明专利制备了一种电磁屏蔽用硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合三维多孔材料，该材料具有高导电性和突出的电磁屏蔽性能，但是该材料在制备过程中同样涉及了高耗能、耗时的干燥方式，所得气凝胶孔径较小孔壁较薄，弹性较差。上述制备方法过程较为繁琐，且耗时耗能，应用范围较窄，不利于材料的大规模应用。申请号为201410692427.2的中国发明专利制备了轻质、柔性的石墨烯复合材料，该材料具有高效的电磁屏蔽效能，单位密度电磁屏蔽效能可达800dB·cm3/g。但是采用类似方法所选的聚合物泡沫模板须具有大孔结构，对不同尺寸的石墨烯或前驱体的吸收程度不具普适性，且在浸入石墨烯溶液的过程中容易产生梯度分布，导致分布不均影响性能。另外，采用类似的方法形成的导电网络，骨架对填料起不到良好的保护作用，直接影响材料的性能。申请号为201610566686.X的中国发明专利采用常压干燥的方法制备了强度可控双亲性石墨烯气凝胶，并通过控制纤维素纳米晶的含量实现对气凝胶强度的调控。迄今为止，直接利用氧化石墨烯和银纳米线分散液，通过简单的常压干燥的方法制备结构均匀、弹性可控的石墨烯/银纳米线气凝胶的研究尚无报道。

综上，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种能耗低，具有电磁屏蔽功能，且弹性可控的石墨烯气凝胶及其制备方法；

为解决上述技术问题，本发明提出一种电磁屏蔽用弹性可控石墨烯气凝胶的制备方法，包括依次进行的以下步骤：

S1、制备氧化石墨烯/银纳米线水分散液：