[发明专利]一种MXene基电磁屏蔽涂层材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种MXene基电磁屏蔽涂层材料的制备方法，所述方法通过直接氢氟酸刻蚀或者原位生成氢氟酸的方法刻蚀MAX相，随后进行剥离处理得到单片层且低缺陷的MXene分散液，然后利用多巴胺对MXene进行改性，采用简单的一步法制备出聚乙烯醇包裹的聚吡咯小球分散液，随后将多巴胺改性的MXene与聚乙烯醇包裹的聚吡咯小球分散液均匀混合，形成具有优异粘附性和高导电性的MXene基电磁屏蔽涂层材料。本发明制备的MXene基电磁屏蔽涂层材料既具有金属基电磁屏蔽涂料的高性能，又兼具碳系电磁屏蔽涂料的低成本和轻质的特点，可涂覆至任何需要防护电磁波的基体材料表面，拓宽了MXene在高性能电磁屏蔽领域的应用。

技术领域

本发明属于属于纳米复合材料技术领域，涉及一种电磁屏蔽材料的制备方法。

背景技术

随着科技的发展，手机、平板以及笔记本电脑等电子设备迅速普及，在带给人类便捷生活的同时，这些电子设备也会产生大量电磁波。过量的电磁波不仅会干扰精密电子器件正常工作，同时也会对人类的健康造成损害。解决上述问题的最佳手段是使用电磁屏蔽材料，它可以最大限度地将电磁波进行阻挡，从而使目标免受电磁波的干扰。电磁屏蔽材料的发展已经有几十年的历史，目前开发出的常用电磁屏蔽材料主要有金属、铁磁性材料、导电聚合物以及纳米复合材料等。但这些电磁屏蔽材料的缺陷也是非常明显的，它们通常是作为基材或者填料使用的，无法发挥其本身所具有的优越特性。这也就意味着传统的电磁屏蔽材料已经远远满足不了社会发展的需要。因此，开发设计出一种能涂覆至各类材料表面且具有高粘附性和优越电磁屏蔽效应的涂层材料成为挑战。

二维MXene材料自2011年首次被报道以来，其优异的导电性能和独特的二维结构特性使其成为一种可用于电磁屏蔽领域的绝佳材料。通常MXene是通过刻蚀掉其前驱体中的A相而得来，能有效继承其母体材料MAX相的优异导电性，另外刻蚀后其片层表面会生成活跃的羟基等官能团，从而使MXene成为一种独一无二的同时兼具优异导电性和亲水性的二维材料。目前也有较多的报道证明了MXene在电磁屏蔽应用领域的优越性。但所构筑出的这些MXene基电磁屏蔽材料都是属于基材部分，以现有的技术手段是很难将其扩大规模化应用的。若能将MXene作为一种可用于任何基材表面的涂层材料，这对推动MXene在电磁屏蔽领域中的产业化具有重大的意义。

发明内容

为了解决MXene在电磁屏蔽领域的商业化应用问题，本发明提供了一种MXene基电磁屏蔽涂层材料的制备方法。该方法首先利用多巴胺对MXene进行改性，然后采用简单的一步法制备出聚乙烯醇包裹的聚吡咯小球分散液，随后将多巴胺改性的MXene与聚乙烯醇包裹的聚吡咯小球分散液均匀混合，形成一种具有优异粘附性和高导电性的MXene基电磁屏蔽涂层材料。本发明的方法极其简单且制备成本低，可大规模工业化批量生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种MXene基电磁屏蔽涂层材料的制备方法，通过直接氢氟酸刻蚀或者原位生成氢氟酸的方法刻蚀MAX相，随后进行剥离处理得到单片层且低缺陷的MXene分散液，然后利用多巴胺对MXene进行改性，采用简单的一步法制备出聚乙烯醇包裹的聚吡咯小球分散液，随后将多巴胺改性的MXene与聚乙烯醇包裹的聚吡咯小球分散液均匀混合，形成一种具有优异粘附性和高导电性的MXene基电磁屏蔽涂层材料。具体实施步骤如下：

步骤一、将MXene分散于超纯水中并超声处理5～10min，得到浓度为1～6mg/mL的MXene分散液。

本步骤中，所述MXene为大片单层低缺陷的MXene，单层厚度为1.7nm以下，片层尺寸为1～5μm。

本步骤中，所述MXene是通过氢氟酸直接刻蚀或者原位生成氢氟酸刻蚀MAX相所得。