[发明专利]碳化钛纳米片/碳纳米管电磁屏蔽薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电磁屏蔽复合薄膜及利用电泳沉积制备该碳化钛纳米片/碳纳米管复合薄膜的方法。该制备方法包括：以碳化钛铝块体为原料，采用化学刻蚀法制备碳化钛纳米片粉末，并定量分散在溶剂中；以自支撑的碳纳米管薄膜为工作电极，碳化钛纳米片基分散液为电解液，进行电泳沉积，得到碳化钛纳米片/碳纳米管复合薄膜；可对碳化钛纳米片/碳纳米管复合薄膜进行一定的后续处理。本发明实现了一种电磁屏蔽用的碳化钛纳米片/碳纳米管复合薄膜，并提供了该结构的简便、快速、大规模制备的方法，其在电磁屏蔽材料领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽复合薄膜材料，属于碳基纳米材料在吸波屏蔽中应用技术领域，具体涉及一种碳化钛纳米片/碳纳米管电磁屏蔽薄膜及其制备方法。

背景技术

随着电子设备的广泛使用，过量的电磁波辐射已经开始影响人类正常的工作与生活，成为新的污染源。因而，电磁屏蔽材料的研究也日益受到关注。现阶段商用的电磁屏蔽材料多为高导电金属材料，存在密度过高、柔性差、易腐蚀等问题。

在电磁屏蔽材料研究领域，以碳纳米管为代表的碳纳米材料因具有优异的机械性能和电学性能而备受青睐。但是，目前的研究多集中于粉体状碳纳米材料与高分子聚合物的复合，这种复合物虽然能保证一定的屏蔽效能和相对稳定的机械性能，但碳纳米材料在高分子聚合物中容易团聚，难以保证均匀的分散，使得其电学性能和屏蔽性能都难以达到理想值。

将自支撑的碳纳米材料，如石墨烯泡沫、碳纳米管薄膜等直接用作电磁屏蔽材料是近年来的热点。但是，在保证一定的机械强度和材料结构稳定性的同时，如何进一步地提高材料的电学性能和电磁屏蔽效能，是当前电磁屏蔽材料研究领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁屏蔽薄膜材料，以及利用电泳沉积制备该碳化钛纳米片/碳纳米管复合薄膜的方法；该复合薄膜厚度、成分可控，力学性能良好，具有优越的电磁屏蔽性能；同时，其制备方法简易。该电磁屏蔽薄膜材料可用于吸波、屏蔽材料，储能，环保等技术领域。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种碳化钛纳米片/碳纳米管电磁屏蔽薄膜及其制备方法，其包括以下步骤：

1)以碳化钛铝块体为原料，采用化学刻蚀法制备碳化钛纳米片粉末，并分散在溶剂中；

2)以自支撑的碳纳米管薄膜为工作电极，碳化钛纳米片基分散液为电解液，进行电泳沉积，得到碳化钛纳米片/碳纳米管复合薄膜；

3)对步骤2)的碳化钛纳米片/碳纳米管复合薄膜进行一定的后续处理，如退火处理及致密化处理等。

进一步而言，本发明利用电泳沉积制备碳化钛纳米片/碳纳米管复合薄膜的方法，步骤1)中，化学刻蚀所用试剂选自HF、LiF/HCl、NaOH、KOH、TMAOH中一种或多种。

进一步而言，碳化钛纳米片分散液需进行多次高速离心分离出上层溶液，离心转速为3000-10000rpm，离心分离的溶液通过真空抽滤或冻干得到粉末状碳化钛纳米片，其中单个纳米片尺寸为50nm-500μm，再将碳化钛纳米片粉末定量分散在不同的溶剂中，分散溶剂包括H₂O、DMSO、NMP，分散液浓度为0.01-100mg/mL，另外可按需求添加试剂进行修饰，包括NaOH、KOH、I₂。

进一步而言，本发明利用电泳沉积制备碳化钛纳米片/碳纳米管复合薄膜的方法，步骤2)中，作为工作电极的碳纳米管薄膜可为抽滤、涂布、直接合成等方法制备的自支撑薄膜，其厚度为5μm-5mm，电泳沉积使用的直流电电压为1-100V，电泳时长为1-480min，工作电极与对电极之间的间距为1-10cm。