[发明专利]一种纤维素/碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种纤维素/碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用，涉及柔性导电材料技术领域。本发明提供的纤维素/碳纳米管复合薄膜，包括交替叠层设置的纤维素层和碳纳米管层。本发明通过交替叠层设置纤维素层和碳纳米管层，能够使电导性材料碳纳米管均匀分布在纤维素层之间，提高复合薄膜的电导率和热导率。本发明提供的纤维素/碳纳米管复合薄膜具有优异的力学性能、电导率、热导率和电磁屏蔽性能。而且由于具有良好的机械灵活性，重复180°折叠5000次后，电磁屏蔽性能基本保持不变。综合性能优异的纤维素/碳纳米管复合薄膜，加上其易于大规模制造的优点，在航空航天和下一代柔性电子器件中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及柔性导电材料技术领域，具体涉及一种纤维素/碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子器件小型化、集成化、高频化的发展，电子器件在运行过程中产生的电磁污染和热积累越来越多，这将严重损害设备的准确性，甚至威胁到个人健康。传统上，导电金属用于减少电磁污染，增加散热，但其腐蚀性强、密度高、灵活性低，与下一代可穿戴智能防护设备的要求背道而驰。

与金属基材料相比，导电聚合物复合材料(CPC)具有成本效益高、重量轻、耐腐蚀和灵活的设计性等优点，是智能电子设备中电磁屏蔽和散热组件的更好选择。传统CPC的电导率(EC)至少需要达到1S/m才能获得出色的电磁屏蔽性能(EMI SE)，因此，向聚合物基体中添加具有电导率(EC)和热导率(TC)的填料是同时改善电磁屏蔽和散热效果最有效的方法。但是，现有产品通常具有较高的填料添加量和样品厚度，这极大地牺牲了材料的机械性能、轻重量、柔韧性和可加工性。同时，尽管CPC具有高含量的填料，但是由于被聚合物隔开的填料之间相对较高的接触电阻和热阻，使EC和TC仍然受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维素/碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用，本发明提供的纤维素/碳纳米管复合薄膜具有优异的力学性能、电导率、热导率和电磁屏蔽性能；同时具有良好的机械灵活性，重复180°折叠5000次后，电磁屏蔽性能基本保持不变。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种纤维素/碳纳米管复合薄膜，包括交替叠层设置的纤维素层和碳纳米管层。

优选地，所述纤维素层的厚度为1～30μm。

优选地，所述纤维素层的层数为2～15层。

优选地，所述纤维素层中的纤维素为微纤化纤维素。

优选地，所述微纤化纤维素的直径为0.1～1.0μm，长度大于20μm。

优选地，所述碳纳米管层的厚度为1～50μm。

优选地，所述碳纳米管层的层数为1～14层。

本发明提供了上述技术方案所述纤维素/碳纳米管复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

在滤膜表面交替过滤纤维素水分散液和碳纳米管水分散液，除去滤膜，得到纤维素/碳纳米管复合薄膜。

优选地，所述纤维素水分散液的浓度为0.1～2mg/mL；所述碳纳米管水分散液的浓度为0.1～1.5mg/mL。

本发明提供了上述技术方案所述纤维素/碳纳米管复合薄膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的纤维素/碳纳米管复合薄膜在电磁屏蔽、焦耳加热、导热、电催化、电池材料或传感器领域的应用。